對QT600-3球墨鑄鐵型材、鑄鐵棒‘薄壁圓管、板狀及缺口試樣，對光滑實心圓棒、缺口實心圓棒、缺口平板和中心孔板試樣進行單軸拉伸試驗以及對薄壁圓管試樣進行扭轉(zhuǎn)試驗，獲得了試樣的荷載-位移曲線，并測試了材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂應(yīng)變;通過對試樣變形過程的觀測，用光學(xué)顯微鏡確定了試樣的啟裂位置。結(jié)合觀測球墨鑄鐵棒金相組織，采用Matlab編寫程序?qū)η蚰T鐵棒金相進行了定量金相分析，針對球墨鑄鐵棒金相組織的不同因素討論其球墨鑄鐵棒力學(xué)性能的影響;使用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡系統(tǒng)對試樣斷口形貌進行觀測，根據(jù)試樣宏微觀斷口討論不同試樣的斷裂形式，為研究材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下破壞提供依據(jù)。然后采用ABAQUS有限元分析軟件進行塑性大變形數(shù)值模擬計算分析，結(jié)合數(shù)值模擬與顯微觀測結(jié)果，確定了不同試樣啟裂點位置的應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)，進一步探討了斷裂應(yīng)變與應(yīng)力三軸度之間的關(guān)系。通過研究，得到的主要結(jié)論有:(1)根據(jù)拉伸和扭轉(zhuǎn)試驗與數(shù)值模擬分析，拉伸和扭轉(zhuǎn)的等效應(yīng)力應(yīng)變曲線基本相同。(2)根據(jù)本文的試驗與數(shù)值模擬結(jié)果可知，缺口實心圓棒試樣斷裂應(yīng)變隨著應(yīng)力三軸度的升高而降低，與GTN模型描述由孔洞模型韌性材料破壞規(guī)律相符合，而缺口平板試樣和中心孔板試樣的破壞規(guī)律與GTN模型描述的斷裂應(yīng)變與應(yīng)力三軸度的規(guī)律不相符。(3)對斷裂應(yīng)變相同而應(yīng)力三軸度不同的情形，發(fā)現(xiàn)Lode參數(shù)相差較大，可判定Lode參數(shù)是影響材料斷裂的重要因素。

球墨鑄鐵型材行業(yè)應(yīng)用球墨鑄鐵管適合用于自來水主管網(wǎng)鋪設(shè)和老管改造。球墨鑄鐵管內(nèi)外防護全是“食品級”資料，就像給供水管道上了“雙保險”，保證居民供水。共鋪設(shè)球墨鑄鐵管1630公里，占主供水管網(wǎng)的90%以上。一般路途下原有供水管道主要是上世紀(jì)七八十年代初鋪設(shè)的灰口鑄鐵管和混凝土管。據(jù)介紹，這種管內(nèi)壁均為鐵管，老化后會呈現(xiàn)鐵銹，易積存水垢，長期使用后管道內(nèi)壁呈現(xiàn)不同程度的堵塞，嚴(yán)峻處管道口徑從100毫米縮小到50至70毫米，嚴(yán)峻影響水壓。球墨鑄鐵管和混凝土管脆性大、承壓能力低，一旦土壤承載力發(fā)生變化，管道水泥接口極易變形，導(dǎo)致爆管，影響城市供水。