机械工程学报

作者：徐竹田, 孙磊, 姜天豪, 彭林法, 来新民

单位：1. 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室 上海 200240;2. 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240;3. 上海治臻新能源股份有限公司 上海 201306

关键词：钛薄板,断裂机理,细观损伤模型,损伤失效准则,尺度效应；

基金：国家重点研发计划(2020YFB1505901)和上海光源BL13W1成像线站(2022-SSRF-PT-021281)资助项目

设计开展了钛薄板拉伸断裂的尺度效应试验，发现随着晶粒增大，延伸率、断裂极限应力均显著下降。通过扫描电镜对断面进行观测发现，随晶粒增大断面由典型密集韧窝断面向河流状解理断面转变。这是由于小晶粒条件下晶界密度高、位错在晶界处堆积对裂纹屏蔽作用显著，裂纹不易扩展；随晶粒增大，位错屏蔽作用减弱、裂纹更容易发生扩展，导致断裂应力及延伸极限降低，裂纹迅速扩展形成河流状断面。为描述钛薄板断裂尺度效应，考虑晶粒大小对位错屏蔽作用的影响，建立考虑该物理机制的损伤扩展失效准则，描述了晶粒增大、位错屏蔽作用减弱导致的损伤扩展加剧。通过与试验结果对比，发现该准则能够预测钛薄板断裂尺度效应并反映其细观机理。

来源：2022年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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