结构和材料的破坏是个渐变过程,不会突然发生,是损伤逐渐积累的过程.损伤是指在外载荷的作用下,由于细观结构的缺陷(如微裂纹,微裂隙,微孔洞),引起材料或结构的劣化.损伤发展到一定程度,即微裂纹、微孔洞长大、汇合形成宏观裂纹.宏观裂纹继续扩展,导致结构强度持续降低,最终失去承载能力而完全破坏.这就促使人们从宏观、细观和微观三个不同的层次深入研究断理解和断裂机理、损伤和损伤机理,损伤与断裂的关系,于是就产生了新的破坏理论——损伤力学.损伤力学扩展了人们关于材料破坏机理和机制的认识,使人们对材料破坏行为的研究达到了一个新的高度,从而将材料的宏观破坏失效和其细观的、甚至是微观的结构内的断裂物理、断裂化学过程联系起来.一般讲,韧性金属的损伤破坏多由微孔洞造成,包括了微孔洞的形核、微孔洞的长大、微孔洞的汇合三个阶段.韧性断裂的微观结构就在于金属材料中围绕二相粒子所形成的微小孔洞以及它们之间的融合.细观力学中对韧性断裂或塑性断裂行为研究最为成熟和应用最为广泛的理论模型是由Gurson提出,并有Tvergaard和Neeedleman等人不断完善的Gurson-Tvergaard-Needleman损伤模型,简称为G-T-N模型.G-T-N模型是一种基于细观参量的唯象物理模型,能够更好的反映材料的细观损伤结构.同时,G-T-N模型的损伤变量—孔洞体积百分比有比较清晰的几何意义和明确的物理含义,便于定义和测量.压力容器所用的中低碳钢、合金钢等韧性材料在冶炼、轧制以及压力容器的制造过程中,不可避免的存在着微孔洞、微裂纹等细观缺陷,这些细观缺陷在外载荷的作用下长大、汇合成宏观裂纹,宏观裂纹在外载荷的作用下继续扩展,直至导致压力容器的断裂破坏.将损伤力学的研究成果,尤其是G-T-N模型用于深入研究压力容器的断裂机理和过程,将具有十分重要的意义.该文利用延性损伤力理论和Gurson-Tvergaard-Needlemen模型,以有限无素法为主要手段,以试验为基础,对压力容器常用材料16MnR钢在考虑损伤后的解理断裂的力学行为进行了有限元的分析和研究,讨论了考虑损伤后裂纹前端的应力应变场与不考虑损伤的弹塑性应力应变场的差异及原因,并对解理断裂活性区的范围进行了探讨.