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题名焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力的影响
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作者
曹宇光
王宇
赵前坤
王中正
甄莹
任辰一
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机构
中国石油大学(华东)
中国石油大学(华东)
中国船舶集团公司
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出处
《焊接学报》
北大核心
2025年第10期15-23,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(12272412,12202502)
山东省自然科学基金资助项目(ZR2020ME093,ZR2022QE039)。
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文摘
针对焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力影响尚不明确的问题,建立了动态断裂有限元模型,研究了焊接残余应力作用下含裂纹环焊缝管道的承载特性.动态断裂有限元模型基于全尺寸管道焊接试验验证的残余应力场,采用子模型技术实现了焊接残余应力场的传递.同时,考虑到环焊缝管道中母材、焊缝和热影响区的材料性能差异,利用小冲杆试验获取了环焊缝各区域的弹塑性力学性能参数,并通过三点弯曲试验的有限元试算标定了相应区域的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤参数.基于动态断裂有限元模型,研究焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力的影响.结果表明,焊接残余应力集中于焊缝,内表面轴压应力随距焊缝中心距离先升后降,环向应力由拉应力快速转为压应力.焊接残余应力对管道的最大承受拉伸载荷和失效时裂纹嘴张开位移的影响较小.管道所能承受的临界位移和拉伸应变能力(tensile strain capacity,TSC)受到焊接残余应力的影响而分别下降12.42%和13.04%,表明焊接残余应力的存在会降低管道抵抗拉伸断裂的承载力.
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关键词
管道断裂模型
环焊缝
裂纹缺陷
焊接残余应力
Gurson-Tvergaard-Needleman模型
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Keywords
pipeline fracture model
girth-welded crack
crack defect
welding residual stress
Gurson-Tvergaard-Needleman model
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分类号
TG404
[金属学及工艺—焊接]
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