试验与数值分析结果对比比较

由于双缺口试件中间均匀截面很短，中心截面的应力-应变分布并不均匀。图10-9给出了第一个循环峰值拉伸和压缩变形时的应力三轴度、等效塑性应变和CVGM模型损伤因子D CVGM的分布云图。图10-9（a）表明应力三轴度在横截面中心有所集中，从图10-9（b）可看出，与应力三轴度相比，等效塑性应变分布更加均匀。从图10-9（c）可看出，在拉伸半圈结束时损伤集中在横截面的中心部分，而在压缩半圈结束时，在宽度方向上损伤的分布变得更加均匀。这就是为什么在试验过程中，裂纹会从试件的表面萌生且发生在受压加载半圈。

图10-10绘制了中间横截面上两个关键点的应力三轴度历史曲线，A点和B点分别位于横截面的中心和表面，中心（A点）的应力三轴度可增加到6.0左右，这是一个非常高的值，对应于非常小的断裂应变，表面（B点）应力三轴度小于1.0，其值远低于中心处的。

图10-9　试件应力三轴度、等效塑性应变及损伤分布云图

图10-11给出了两个关键点损伤因子D CVGM的演化历史。如图10-9（c）、图10-11所示，对于中心点A处，D CVGM在压缩加载半圈内不增加，因为中心的应力三轴度低于-1/3，根据CVGM模型的损伤定义，没有损伤累积。对于表面点B处，在压缩加载半圈内，D CVGM仍然增加。这种差异主要是由于应力三轴度的不同造成的。对于表面点B处，应力三轴度在压缩加载半圈内由负变为正，因此，D CVGM在压缩加载半圈内可继续增加。此外，图10-10还表明，第三次加载循环的应力三轴度-等效塑性应变曲线与后续加载循环的曲线几乎相同。在此基础上，如果加载方案为循环定幅加载，则可利用第三次加载循环的分析结果来评估整个加载过程中试件的力学状态。(www.xing528.com)

图10-10　等效塑性应变-应力三轴度曲线

图10-11　CVGM模型的等效塑性应变-损伤因子曲线

表10-4列出了采用CVGM模型预测的所有双缺口试件裂纹萌生时刻的加载半圈数，并与相应的试验值进行比较。对比结果显示，CVGM模型大大低估了裂纹萌生的加载半圈数。之前提出的CVGM模型相关的验证试验结果大多失效寿命为几圈，加载历史主要是循环渐增加载。本研究的对比结果表明，在循环定幅加载下CVGM模型不能很好地评估超低周疲劳断裂问题，特别是当构件的失效寿命在几十圈以上时。