【摘 要】
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高强度铝合金断裂行为的准确预测是断裂领域的研究重点。由于微观组织结构的非均匀性、缺陷的复杂影响以及加工/测量过程中的误差,致使同组试样的断裂应力呈现较大的分散性。本论文以7075-T651铝合金为研究对象,采用紧凑拉伸试样,针对金属材料的断裂机理及预测概率模型开展研究,主要研究内容如下:（1）在考虑断裂分散性的基础上,提出了一种金属材料抗拉强度和断裂韧性的预测概率模型。通过力学模型分析,研究裂纹尖
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高强度铝合金断裂行为的准确预测是断裂领域的研究重点。由于微观组织结构的非均匀性、缺陷的复杂影响以及加工/测量过程中的误差,致使同组试样的断裂应力呈现较大的分散性。本论文以7075-T651铝合金为研究对象,采用紧凑拉伸试样,针对金属材料的断裂机理及预测概率模型开展研究,主要研究内容如下:（1）在考虑断裂分散性的基础上,提出了一种金属材料抗拉强度和断裂韧性的预测概率模型。通过力学模型分析,研究裂纹尖端塑性区应力分布变化规律（三角形→矩形变化）,确定金属材料紧凑拉伸试样裂尖塑性区应力分布;基于确定的裂尖塑性区应力分布及材料断裂性能研究,建立了特征裂纹长度与裂尖塑性区尺寸二者之间的定量关系。同时,为考虑材料微观结构、试验加工误差等造成的断裂性能离散性,对试验测量值进行正态分布理论分析,将正态分布引入模型建立了具有一定可靠度的紧凑拉伸试样的断裂预测概率模型。（2）通过7075-T651铝合金断裂试验,测得了紧凑拉伸试样在不同裂纹长宽比a/W下的最大拉伸载荷（断裂载荷）;利用试验测量的数据,通过概率模型进行预测曲线与试验数据及试验数据拟合曲线的对比分析。经研究发现,抗拉强度与断裂韧性的概率模型预测值和试验测量值的相对误差均在可接受的范围内,这表明所建立的概率模型对预测7075-T651铝合金断裂失效的合理性。（3）利用Abaqus有限元软件模拟了7075-T651铝合金紧凑拉伸试样在不同裂纹长宽比a/W下的裂纹尖端应力分布情况,探讨了施加的外载荷对其断裂韧性的影响,对比分析了断裂韧性的概率模型预测值、试验测量值和有限元计算值。经分析发现,三者得到的断裂韧性结果吻合较好,进一步验证了所建立的预测概率模型对分析7075-T651铝合金材料参数（抗拉强度和断裂韧性）的有效性和适用性。
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