考虑Lode参数影响的Q235B钢循环微孔扩展模型*

赵 威， 黄学伟， 赵 军， 葛建舟

(郑州大学力学与工程科学学院， 郑州 450001)

0 引言

钢结构施工方便、重量小、成本低等优点，使其得到了普遍应用，在抗震设防地区，由于强烈地震作用引起的钢材超低周疲劳断裂是钢结构设计和研究中的重要问题。在超低周循环荷载作用下，钢材产生很大的塑性变形，并且超低周疲劳寿命很低(一般少于20周次)。在微观机理上，钢材的超低周疲劳断裂是由微孔洞的形核、扩展以及聚合引起的延性断裂破坏[1]。传统的断裂力学假设宏观裂纹在材料或结构中已存在，并且在分析断裂问题时裂纹尖端存在着较高的应变约束情况，因此这种方法不适合于微孔洞扩展引起的超低周疲劳断裂[2]。

近年来，国内外学者对于钢材微观机制断裂预测模型开展了较多的研究，用于单调加载情况下的断裂模型，比较典型的有微孔扩展模型(VGM模型)[3]、应力修正临界应变模型(SMCS模型)[4]和GTN模型[5-6]。Kanvinde和Deierlein[7]通过试验和有限元分析验证了SMCS模型和VGM模型能够预测钢结构节点在单调荷载下的裂纹起始。Kanvinde[8-9]等把微孔扩展模型推广到超低周循环加载的情况，提出了循环空隙增长模型(CVGM模型)和退化有效塑性应变模型(DSPS模型)。Kanvinde和Fell[10]等将CVGM模型用于钢支撑构件的超低周疲劳断裂预测，结果也证明了CVGM模型预测实际钢结构节点断裂的能力。黄学伟[11]等基于细观损伤断裂模型对于梁柱焊接节点的超低周疲劳断裂进行了预测分析，取得了良好的预测结果。但以上这些断裂预测模型都是只考虑了应力三轴度对钢断裂的影响，而没有考虑到表征剪切效应的Lode参数对于断裂破坏的影响。……