·1456· 工程科学学报，第40卷，第12期 核2].文献[23-25]表明，颗粒越大，孔洞形核所需 研究静水应力对孔洞形核的影响，认为不能仅仅用 应变越小：颗粒越小，孔洞形核所需应变越大.除了 应力描述孔洞的形核，应变也应该加以考虑.随后， 上述之外，位错堆积、孪晶和晶界变形等也会引起孔 Gurson0]在前人研究的基础上建立了孔洞形核率 洞萌生.Gurland2o]从弹性应变能和裂纹表面能的 与等效塑性应变之间的关系.Le Roy等[]建立了 角度出发研究了由球形颗粒开裂引起的孔洞形核. 材料在没有初始缺陷条件下的孔洞形核数量与等效 Beremin]分析了理想塑性基体中球形夹杂物的变 塑性应变的关系.Maire等[3]和Landron等]通过 形，并指出孔洞在某一临界局部应力状态下开始形 X射线显微层析技术观察了双相钢中微孔洞的演化 核.Le Roy等[2]指出基体-夹杂物界面处的正应力 过程，并建立了单位体积内孔洞数量与等效塑性应 促进孔洞形核，而且该正应力受夹杂物的位置、大小 变之间的关系.综上所述，孔洞主要在第二相粒子 和形状等因素共同影响.French和Weinrich[9]通过 或非金属夹杂物处萌生，并同时受到局部应力场和 (a) 100μm 100m 图2Z02/Si02颗粒体积分数为4%的不同金属基复合材料的原位拉伸图像[20].(a)A1+4%Z02/Si02的复合材料：(b)A2124(T6)+ 4%Z0,/Si0,的复合材料 Fig.2 Reconstructed images obtained by X-ray tomography during in situ tensile test for different metal matrix composites reinforced by 4%volume fraction of Zr/SiO2 spherical particles(]:(a)composite Al+4%Zr/SiO:(b)composite AR124(T6)+4%Z0/SiO 应变场的影响 孔洞间的相互作用，随后Tracey对其进行了完 1.2孔洞的演化长大 善[3s].Marino等[36]对孔洞的长大行为进行了试验 MeClintock等[]研究了圆柱形孔洞在无限大 研究，验证了Rice和Tracey的相关理论.同时，他 基体中的演变行为，并提出了一系列描述孔洞生长 们利用不同试件研究了应力三轴度对孔洞长大的影 的方程.Rice和Tracey3]研究了理想弹塑性基体 响，研究还发现孔洞长大率和局部应变成正比关系. 中球形孔洞的变形，并给出了单个球形孔洞的长大 Weck等[]在高纯铜原位拉伸试验中通过层析成像 规律.MeClintock、Rice和Tracey的研究中都忽略了 技术观察到了孔洞的扩大，如图3所示 (a) 20μm 204m 图3真实应变为0(a)和0.5(b)情况下的孔洞长大[】 Fig.3 Void growth with true strains of (a)and 0.5 (b)(37] Tvergaard〔]发现当一个较小孔洞位于一个较 孔洞的长大率会显著增大.早期研究发现孔洞长大 大孔洞的附近时，由于周围相邻孔洞的应变集中，小 还与静水应力密切相关，基于此，文献[39]使用应工程科学学报,第 40 卷,第 12 期 核[22] . 文献[23鄄鄄25]表明,颗粒越大,孔洞形核所需 应变越小;颗粒越小,孔洞形核所需应变越大. 除了 上述之外,位错堆积、孪晶和晶界变形等也会引起孔 洞萌生. Gurland [26] 从弹性应变能和裂纹表面能的 角度出发研究了由球形颗粒开裂引起的孔洞形核. Beremin [27]分析了理想塑性基体中球形夹杂物的变 形,并指出孔洞在某一临界局部应力状态下开始形 核. Le Roy 等[28]指出基体鄄鄄夹杂物界面处的正应力 促进孔洞形核,而且该正应力受夹杂物的位置、大小 和形状等因素共同影响. French 和 Weinrich [29]通过 研究静水应力对孔洞形核的影响,认为不能仅仅用 应力描述孔洞的形核,应变也应该加以考虑. 随后, Gurson [30]在前人研究的基础上建立了孔洞形核率 与等效塑性应变之间的关系. Le Roy 等[28] 建立了 材料在没有初始缺陷条件下的孔洞形核数量与等效 塑性应变的关系. Maire 等[31] 和 Landron 等[32] 通过 X 射线显微层析技术观察了双相钢中微孔洞的演化 过程,并建立了单位体积内孔洞数量与等效塑性应 变之间的关系. 综上所述,孔洞主要在第二相粒子 或非金属夹杂物处萌生,并同时受到局部应力场和 图 2 ZrO2 / SiO2颗粒体积分数为 4% 的不同金属基复合材料的原位拉伸图像[20] . (a) Al + 4% ZrO2 / SiO2的复合材料;( b) Al2124(T6) + 4% ZrO2 / SiO2的复合材料 Fig. 2 Reconstructed images obtained by X鄄ray tomography during in situ tensile test for different metal matrix composites reinforced by 4% volume fraction of ZrO2 / SiO2 spherical particles [20] : (a) composite Al + 4% ZrO2 / SiO2 ; (b) composite Al2124(T6) + 4% ZrO2 / SiO2 应变场的影响. 1郾 2 孔洞的演化长大 McClintock 等[33] 研究了圆柱形孔洞在无限大 基体中的演变行为,并提出了一系列描述孔洞生长 的方程. Rice 和 Tracey [34] 研究了理想弹塑性基体 中球形孔洞的变形,并给出了单个球形孔洞的长大 规律. McClintock、Rice 和 Tracey 的研究中都忽略了 孔洞 间 的 相 互 作 用, 随 后 Tracey 对 其 进 行 了 完 善[35] . Marino 等[36]对孔洞的长大行为进行了试验 研究,验证了 Rice 和 Tracey 的相关理论. 同时,他 们利用不同试件研究了应力三轴度对孔洞长大的影 响,研究还发现孔洞长大率和局部应变成正比关系. Weck 等[37]在高纯铜原位拉伸试验中通过层析成像 技术观察到了孔洞的扩大,如图 3 所示. 图 3 真实应变为 0 (a)和 0郾 5 (b)情况下的孔洞长大[37] Fig. 3 Void growth with true strains of 0 (a) and 0郾 5 (b) [37] Tvergaard [38] 发现当一个较小孔洞位于一个较 大孔洞的附近时,由于周围相邻孔洞的应变集中,小 孔洞的长大率会显著增大. 早期研究发现孔洞长大 还与静水应力密切相关,基于此,文献[39] 使用应 ·1456·