焊接裂紋磁記憶效應(yīng)力磁耦合的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著國家能源戰(zhàn)略的實施，一大批技術(shù)難度高、質(zhì)量要求嚴的長輸油管道和儲備罐先后投入使用。由于這些特種設(shè)備結(jié)構(gòu)及焊接過程的復(fù)雜性，在制造和使用過程中焊縫不可避免的會產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)疲勞裂紋擴展，影響設(shè)備的安全性能和使用壽命，甚至造成重大事故。因此，確定這些設(shè)備應(yīng)力集中分布和大小，對其進行早期診斷，評估其安全性能和壽命，具有重要的經(jīng)濟和社會意義。 金屬磁記憶檢測技術(shù)是利用鐵磁材料的逆磁致伸縮效應(yīng)對鐵磁材料的應(yīng)力進行檢測的一種新型無損

2、檢測方法。它從鐵磁構(gòu)件表面拾取地磁場作用下的反映應(yīng)力集中情況的漏磁場信息，從而實現(xiàn)對鐵磁構(gòu)件進行早期損傷評估。 本文設(shè)計了承壓管道試驗，對各種埋深、尺寸裂紋處焊縫進行了金屬磁記憶檢測。隨后在建立的力磁耦合模型基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件研究了試驗承壓管道焊接裂紋應(yīng)力應(yīng)變場及其金屬磁記憶行為。有限元分析結(jié)果表明裂紋附近應(yīng)力和漏磁場空間分布規(guī)律相一致，應(yīng)力分布決定了漏磁場的分布。 有限元應(yīng)力場分析表明在裂紋尖端存在一定的應(yīng)力集

3、中，距離裂紋尖端越遠，應(yīng)力水平逐漸下降，最終穩(wěn)定在基準應(yīng)力左右；裂紋附近等效應(yīng)力SEQV隨壓力增大變化放緩；裂紋尺寸大小對裂紋尖端應(yīng)力集中情況影響不大；裂紋埋深主要影響應(yīng)力集中空間分布。 漏磁有限元分析表明裂紋表面漏磁場值隨壓力增加而增加，彈性階段增加顯著，當裂紋尖端達到塑性變形階段時則增加極其緩慢；裂紋尺寸對表面漏磁場值影響不大，不過隨尺寸增大，漏磁場先增加后減??；隨裂紋埋深增加，表面漏磁場迅速減小。最后，比較了有限元分析結(jié)果