二维与三维应力下2A12铝合金断裂模拟：连续损伤与几何非线性研究

本文档深入探讨了"三维应力状态下2A12试件有限变形和断裂的数值模拟"这一主题，发表于2014年的《中国有色金属学报》第24卷第5期。作者刘超、孙秦和刘彦杰针对铝合2A12-T4材料，采用了一种改进的X-W延性金属断裂模型，该模型基于连续损伤力学理论，并考虑了静水压力和Lode角对损伤变量的影响。他们利用ABAQUS/explicit软件的用户材料子程序VUMAT来进行数值模拟。 研究对象是铝合金2A12-T4的不同形态，包括光滑圆棒、带有缺口的棒材和紧凑拉伸试件（CT试件），通过单向拉伸实验与数值模拟相结合，旨在验证和预测模型在预测金属材料延性断裂过程中的有效性。作者特别关注了几何非线性效应和屈服准则在数值仿真中的作用，因为这些因素对材料性能和断裂行为有显著影响。 研究结果显示，结合修正的von-Mises屈服准则的断裂模型能够准确地模拟出2A12-T4试件在三维应力下的渐进破坏过程，以及不同试件的载荷-位移曲线。对于CT试件，模拟结果揭示了“隧道效应”，即试件中心层在平面应变状态下表现出较高的抗断裂能力，而表面层在平面应力状态下则较弱，这现象在实际断裂形貌中得到了很好的解释。 关键词包括铝合金、紧凑拉伸试件、断裂、几何非线性和有限变形，这些术语展示了研究的核心内容和重点。整个研究不仅提供了数值模拟方法和技术的应用实例，也对铝合2A12-T4材料的力学行为和断裂机制有了深入的理解，对工程实践中的材料选择和设计具有重要的参考价值。