石油学报

作者：张宏, 吴锴, 冯庆善, 隋永莉, 刘啸奔, 杨悦, 杨叠, 戴联双, 王东营, 王冲

单位：1. 中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心/石油工程教育部重点实验室/北京城市油气输送技术重点实验室 北京 102249;2. 国家石油天然气管网集团有限公司 北京 100013;3. 中国石油天然气管道科学研究院有限公司油气管道输送安全 国家工程研究中心 河北廊坊 065000;4. 国家管网集团北京管道有限公司 北京 100101

关键词：高钢级,环焊缝,裂纹尖端张开位移,裂尖拘束,数值仿真

基金：张宏,男,1963年2月生,2003年获石油大学(北京)博士学位,现为中国石油大学(北京)机械与储运工程学院教授、博士生导师,主要从事油气储运设施结构强度研究。Email:hzhang@cup.edu.cn

摘要： 基于细观损伤力学理论,采用数值仿真方法建立了单边缺口拉伸与单边缺口弯曲的环焊缝裂纹扩展阻力数值仿真计算模型,针对低强、等强以及高强3种焊缝强度匹配条件,分别计算了面内、面外耦合拘束条件下以裂纹尖端张开位移为表征的环焊缝断裂韧性,比较了不同裂尖拘束参数描述断裂韧性与拘束关联的合理性。结果表明,采用应力三轴度所建立的拘束—断裂韧性关联性较差,而采用裂尖等效塑性区面积作为拘束参数能够较好描述面内、面外拘束对材料断裂韧性的影响。因此,建立了以裂尖等效塑性应变等值线围成区域面积作为拘束参数,用以表征面内、面外拘束与环焊缝断裂韧性的统一关联;进一步采用宽板拉伸试验结果与全尺寸管道环焊缝的有限元计算结果验证了建立的拘束—韧性关联的稳健性。

来源：2023年第2期

《石油学报》期刊编辑部

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