基于内聚力模型的X65管线钢稳定裂纹扩展研究

摘要

本文运用双引伸计法对X65无缝钢管管线钢母材进行断裂韧度测试试验,分别得到CTOD(裂纹尖端张开位移)与J积分的相关实验参量.运用内聚力模型(CZM)采用ABAQUS有限元软件及其子程序对X65钢管的稳定裂纹扩展行为进行计算模拟研究.在主要研究过程中,采用三角形内聚力准则(TS-law),选用不同的CZM参数,对X65管线钢双引伸计法的断裂韧度试验进行模拟.与试验结果的载荷-线位移曲线(F-q)、载荷-裂纹嘴张开位移曲线(F-V)进行对比.整合不同内聚力模型参数对计算模拟结果的不同影响.研究表明CZM模型的界面应力、界面刚度与断裂能均为计算模拟结果曲线的影响因素.通过“试误法”,最终适用于模拟X65管线钢裂纹扩展行为的CZM模型参数被选出.运用设置好的CZM模型对其不同的裂纹扩展关系曲线进行模拟,所预测的曲线结果与试验结果相吻合.同时,运用该模型对同等试样进行模拟,所预测的F-V、F-q曲线较吻合.