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基于延性材料 RVE 破断行为的结构完整性评价基础问题研究 　　核电、化工、油气工程用压力容器、管道等关键结构件在服役过程中因制造工艺或运行损伤将产生一些缺陷，即使采用无损检测发现并修复也难以避免缺陷存在。若按照无缺陷设计标准评估，一些服役设备与构件被直接报废而造成巨大浪费。因此，为确保含缺陷结构的安全运行，开展缺陷对设备安全性与可靠性影响的完整性评价有重要工程意义并产生很高的经济效益。随着疲劳与断裂力学的发展，国际上逐步形成了兼顾安全可靠性和经济性的结构完整性评价规范，如欧洲含缺陷结构完整性评定规范 SINTAP、英国中央电力局(CEGB)颁布的用于高温下含缺陷结构完整性评定的 R5 规范和室温下含缺陷结构完整性评定 R6 规范、英国的含缺陷金属结构可接受度评价规范 BS7910-2005、美国石油工程学会颁布的合于使用规范 API579以及我国对含缺陷压力容器的安全评定的 GB/T19624-2004 规范、在用含缺陷压力容器安全评定的 SAPV-95 规范等。在结构完整性评价中，多采用介于脆断和延性失稳之间的双判据准则的失效评定图 FAD(Failure assessment diagram)分析方法来评估含缺陷结构在承受准静态载荷时的安全性，采用基于 Paris 律的疲劳裂纹扩展分析方法进行循环载荷下含缺陷结构的剩余疲劳寿命评估。 　　在 FAD 评定方法中，材料 RVE(Representative Volume Element，代表性体积单元)的单轴本构关系作为材料最基本的力学性能扮演了重要的角色，各评价规范根据能够获得的材料单轴本构关系的完整和真实程度，推荐了不同等级的失效评价方法。精确的材料单轴本构关系，可有效降低结构完整性评价结果的过保守性，从而使结构运行的经济效益得以更好地发挥。然而，由于试样拉伸过程中的颈缩效应，尚无法实现延性材料 RVE 的单轴本构关系测定。目前，基于等直圆棒单轴拉伸试样颈缩前的变形和应力测量方法已非常成熟，而颈缩后材料 RVE 的变形和应力测量虽在历史上不同时期进行了大量的研究尝试，但至今未得到有效突破，使得相关延性材料大变形直至破坏的材料与结构强度问题研究近乎停滞。Bridgeman 早在 1950 年代曾假设圆棒试样圆弧状颈缩轮廓和颈缩截面上应变均匀分布来修正颈缩后的应力，后来 GiuseppeMirone、Truszkowski、Chen、Needleman 以及 Miran 等在 Bridgeman 应力修正基础上，应用有限元差分法对圆棒试样的颈缩过程进行了分析。事实上，基于 Bridgeman 假设和后继的应力修正假设所得结果均与大量的实验观察情况不符，相关方法一直未得到现行规范采用。另一类方法是将等直圆棒拉伸实验同颈缩变形的有限元模拟分析相结合，通过不断调整本构关系模型参数反演求得材料 RVE 的单轴本构关系。在这些方法中，多采用在单轴等直试样上构造初始缺陷的方式来实现颈缩模拟。然而，蔡力勋等的工作表明，幂律本构模型参数有哪些信誉好的足球投注网站方法不适用于非幂律硬化特征材料以及颈缩后硬化特征显著变化的材料，其近期工作还揭示出等直圆棒试样的初始缺陷尺寸与位置对试样颈缩变形的模拟存在显著影响。Mansoo Joun 用刚塑性有限元法实现了圆棒试样的无缺陷颈缩模拟，并以载荷位移曲线为判据来反求材料全程单轴本构关系，但刚塑性有限元法本身的计算精度有待检验。至今国际上已有的工作均采用一种材料、一个试样的实验结果来检验模拟结果，其所得本构关系的唯一性和方法的普适性值得商榷。蔡力勋等借助漏斗圆棒试样实现了延性材料 RVE 直至破坏的全程变形模拟，该方法尚需采用一个等直圆棒试样来确定颈缩前的本构关系，用一个漏斗圆棒试样确定材料颈缩后的本构关系，不宜用于宏观尺度下有一定分散性但局部相对均匀的材料 RVE 本构关系确定。此外，也有研究采用基于微孔洞损伤的GTN 模型来预测材料的全程单轴本构关系，由于 GTN 模型参数繁多且参数确定困难，不利于确保结果唯一性。近来，蔡力勋等在基于单一漏斗试样获取延性材料 RVE 直至破坏的单轴全程本构关系的方法研究已取得了重要进展。同时，对于材料 RVE 在不同应力状态下的临界破坏分析，Johnson-Cook 准则由于引入了表征应力状态的应力三轴度、温度和应变率对材料失效的影响而得到了较广泛的应用。YingbinBao 等研究发现不同应力状态下材料 RVE 的破断应变与应力三轴度之间的关系并不符合 Johnson-Cook 模型。陈继恩在 YingbinBao 工作的基础上分别通过单调拉伸、单调压缩和拉剪复合试验对不同应力状态下破断应变与应力三轴度之间的关系作了一定的改进。但是上述有关破断应变与应力三轴度关系的研究中的不足之处在于，无论何种加载方式，应力三轴