屈曲和断裂模式的分析方法

试验期间观察到如图7-9（a）所示的屈曲模式。裂纹的萌生时刻是与裂纹的定义相关的。本书将裂纹萌生定义在1 mm左右，人眼和数码相机都能观察到1 mm尺寸的裂纹。

图7-9　热处理方钢管短柱的屈曲和断裂模式（试件RH3-4）

试验确定了两类典型的断裂模式，即单裂纹模式和多裂纹模式。单裂纹模式的特点是一条宏观裂纹贯穿整个截面，如图7-10（b）所示。多裂纹模式，如图7-9（b）所示，其特征是在外表面或内表面的拐角处有几条离散的裂纹。(www.xing528.com)

图7-10　热处理方钢管短柱的X形剪切带和单裂纹断裂模式（试件RH1-1）

单裂纹模式只发生在单调拉伸和一次循环后拉断加载历史下的试件中。不同宽厚比试件的破坏过程存在一定差异。对于宽厚比为47.6的试件，在达到峰值荷载后，管壁首先变薄，随后在拉伸变形增加的情况下，由于平面应力状态，形成了一条X形的剪切带，最终随着拉伸位移的增加而最终形成了一条V形裂纹。在超高强度的圆钢管构件中也观察到了类似剪切带形成的现象（Jiao and Zhao，2001）。然而，对于中、小宽厚比的试件，随着壁厚增加，厚度方向的相对约束较强，没有形成X形剪切带。沿横截面宽度方向的裂纹几乎是水平的，而不是V形的。

在增幅和等幅循环加载下，试件常出现多裂纹模式。对于这种断裂模式，首先会出现与图7-9（a）相似模式的局部屈曲，此时钢管角部处会出现应变集中。随后，在几个循环加载后，在试件的角部形成几条小的离散裂纹。然后在钢管凹面的拐角处以及凸面的拐角处出现几条宏观裂纹。最终，多条裂纹形成一条主裂纹，当主裂纹在整个横截面上快速扩展时，试验结束。