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本文在-110℃和1～500mm／min的加载速率范围内，对一种压力容器钢16MnR进行了不同加载速率下的拉伸实验，测量了该钢在不同应变率下的拉伸力学性能。对两种不同缺口尺寸的缺口试样(V、I)和一种裂纹试样(C)在-110℃和1～500mm／min的加载速率范围内进行了不同加载速率下的四点弯曲(4PB)和三点弯曲(3PB)实验，通过实验观察和参数测量，并结合不同加载速率下缺口和裂纹前端的应力、应变和应变率分布的有限元(FEM)计算，对加载速率对不同缺口尺寸和加载方式试样断裂行为的影响进行了研究。得到了下列主要结果：(1) 不同缺口(裂纹)尺寸的V、I和C三种试样的应力集中和塑性拘束度依次增加，其宏观断裂行为敏感的加载速率范围按1～120mm／min，1～60mm／min和1～30mm／min依次降低，在这一范围内，其断裂模式随v的增加由延-脆转变断裂迅速转变为全脆性解理断裂，表征韧性的断裂吸收功E随之迅速降低。在超出上述速率范围的较高加载速率下，三种试样的断裂行为对加载速率不敏感，其断裂模式保持为全脆性解理断裂，韧性较低，并且基本不随加载速率v变化。(2) 有限元计算表明：缺口试样的整体屈服载荷Pgy，缺口前的应力，应变率均随加载速率的增加而增加。加载方式(3PB，4PB)对缺口前应力、应变和应变率的分布基本没有影响。塑性拘束较大的直缺口试样(I)的整体屈服载荷及缺口前的应力、应变和应变率比塑性拘束较小的V缺口试样(V)大。直缺口(I)前的应力分布对加载速率和外加载荷更敏感，即速率和载荷的增加使尖锐缺口前的应力增加更快，这是尖锐缺口试样的断裂行为对速率更为敏感的原因之一。(3) 加载速率(1～500mm／min)，缺口尺寸(I，V)和加载方式(4PB，3PB)对所试验的16MnR钢的细观解理断裂应力σf基本没有影响。其细观原因为该钢解理断裂的临界事件在不同加载速率、不同缺口尺寸和不同加载方式的试样中没有发生变化。其临界事件为铁素体晶粒尺寸裂纹扩展控制和裂纹形核控制的竞争，即混合型临界事件。因而σf是一个不受试样尺寸和加载条件影响的钢的本质韧性参数。(4) 宏观解理断裂应力σF是试样断裂时缺口前的最大正应力σyymax，其测定值主要由细观的σf决定，也不随加载速率、缺口尺寸和加载方式变化。σF的值略高于σf，其分散度小，值更稳定，测量也简单、方便，并且与外加载荷P／Pgy密切相关。因此σF是一个潜在的工程参数，可用来评价不同加载速率下、不同缺口几何及不同加载方式时材料与结构的韧性和安全性。(5) 用σyymax≥σF判据，结合缺口前应力分布的FEM计算，预测了不同加载速率下、不同缺口尺寸和不同加载方式试样的断裂载荷比Pf／Pgy及其分散带，预测结果与实验测量吻合良好，表明加载速率对不同缺口尺寸和加载方式试样缺口韧性的影响，及不同缺口尺寸试样断裂行为的加载速率敏感性，可以用缺口试样解理断裂的最大正应力判据σyymax≥σF进行分析和描述。同时也进一步表明σyymax≥σF是一个潜在的工程解理断裂判据。、、.口洲兰州理工大学硕士学位论文摘要 (6)钢中大尺寸的条形和球形夹杂物，在加载早期与基体剥离形成条状和球状孔洞缺陷(即初始损伤)，在这些缺陷尖端及其附近产生较高的局部应力、应变集中，从而促使了解理的起裂和扩展。