管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

作者：赵一昭; 柳勇; 白凡; 刘亚鹏; 刘马宝^*

来源：石油机械, 2020, 48(08): 129-135.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.08.020

• 管道
• 裂纹
• 扩展有限元
• 应力强度因子
• 疲劳寿命

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。

• 单位
  机械结构强度与振动国家重点实验室; 西安交通大学; 中国船舶重工集团公司第七一九研究所