表征应力状态参量的应力三轴度是控制材料断裂模式的关键因素,所以应力三轴度作为影响材料的断裂因素而被引入到众多失效模型中。利用有限元辅助测试(Finite element Aided Testing,FAT)方法来获取材料等效全程单轴本构关系,进而获取漏斗型试样在拉伸过程中根部截面上的应力三轴度演化情况,并同根据Bridgman应力修正后的单轴本构关系得到的应力三轴度分布进行了对比分析。结果表明,基于Bridgman应力修正得到的应力三轴度与有限元计算结果相差较大。基于应力三轴度分析,讨论了漏斗型试样的破断机理,给出了四种延性材料的等效全程单轴本构关系、破断应变、破断应力和漏斗根部截面的应力三轴度分布随截面中心von Mises等效应变的变化规律。

为研究不同应力状态下S690QL高强度钢材的断裂行为,设计了3种不同缺口半径的圆棒试样和等直试样,开展了圆棒试样的单调拉伸试验,分析了试样中裂纹的起始位置,获得了S690QL高强度钢材的基本力学性能。基于圆棒试样的单调拉伸试验结果,获得了S690QL钢材的真应力-塑性应变本构模型,应用该模型数值分析了缺口圆棒试样在单调荷载下的宏观力学行为,取得了良好的预测结果。最后,借助试验结果与有限元分析,建立了表征S690QL高强度钢材临界塑性应变与应力三轴度关系的计算模型。