基于三维CT试样的X65钢裂纹扩展规律研究

作者：余建星; 陈佰川; 王华昆; 余杨; 王昭宇; 袁祺伟

来源：兵器材料科学与工程, 2021, 44(01): 1-7.

DOI：10.14024/j.cnki.1004-244x.20200904.001

• 三维CT试样
• X65钢
• 裂纹扩展
• XFEM
• 应力强度因子

海底管道是运输石油、天然气等战略资源最为安全和经济的方式,X65钢作为管道钢的主要制造材料,其稳定性和安全性备受关注。针对X65钢的疲劳裂纹扩展问题,建立三维紧凑拉伸(CT)试样的有限元模型,分别用扩展有限元法(XFEM)和专业裂纹扩展仿真软件模拟裂纹准静态和动态扩展过程,通过疲劳试验对模拟结果进行验证。结果表明:基于裂纹动态扩展的数值模拟结果更接近实际情况,通过疲劳试验测得的K值与裂纹动态扩展模拟值相差小于3%,而与XFEM和解析公式值在裂纹扩展后期相差6.8%。针对现行规范解析公式基于平面假设问题,提出一种适用于三维应力状态的标准CT试样裂尖应力强度因子计算改进公式,得到基于Paris公式的裂纹扩展速率线性拟合参数lgC=-8.222 3,m=2.966 4。

• 单位
  天津大学; 水利工程仿真与安全国家重点实验室