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(hù)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。

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(jìn)行單軸拉伸試驗以及對薄壁圓管試樣進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。