含殘余應力X70鋼及接頭CTOD設計曲線應用研究.pdf

1、分類號密級UDC學校代碼10497學位論文題目含殘余應力X70鋼及接頭CTOD設計曲線應用研究英文ApplicationStudyonCTODDesignCurveofX70Steel題目JointWhichHaveResidualStresses研究生姓名葉運勤姓名苗張木職稱教授學位博士單位名稱武漢理工大學交通學院郵編430063申請學位級別碩士學科專業(yè)名稱工程力學論文提交日期2014年4月論文答辯日期2014年5月學位授予單位武漢理

2、工大學學位授予日期答辯委員會主席評閱人2014年4月指導教師武漢理工大學碩士學位論文I摘要陸地油氣資源不斷減小，海洋油氣成為當今及未來開發(fā)重點。隨著輸送量的不斷增大，輸送的距離也越來越遠管道的安全性日漸被重視。采用高強度、高韌性、大直徑、高壓力的油氣管線鋼已成為管線建設的發(fā)展方向。UOE生產工藝下的X70管線鋼力學性能優(yōu)良，屈服極限值大，斷裂韌度值較大等特征，被廣泛運用于運輸油氣的管線工程中，但是由于管道焊接會造成存在焊接殘余應力。殘余

3、應力的存在將使鋼結構于服役中有過大的塑性變形，這樣會造成結構物脆斷。當管道含有裂紋時，進行安全性分析時，必須考慮材料斷裂韌度與焊接殘余應力對結構安全性的影響。裂紋長度臨界值一直是結構安全性評估的重要指標，當檢測到結構所含裂紋長度值小于裂紋臨界值時判定結構為安全狀態(tài)，然而確定裂紋長度臨界值的傳統(tǒng)方法限于線彈性階段且不適用于力學性能不均勻的焊接接頭，且未能考慮焊接應力的具體分布，同時也未考慮具體材料不同的斷裂韌度。本文根據(jù)BS7910規(guī)范導

4、出的新CTOD設計曲線，對X70鋼在一定應力下貫穿I型裂紋長度臨界值進行了確定。這種方法適用于彈塑性情況及力學性能不均勻的焊接接頭，同時此種方法計算I型貫穿裂紋長度臨界值能夠考慮焊接殘余應力和斷裂韌度對其的影響。本文做的主要工作包括：1）本文采用一種全新的計算貫穿裂紋長度臨界值的方法，此方法基于BS79102005(Guidetomethodsfassessingtheacceptabilityofflawsinmetallicstru

5、ctures)規(guī)范的2A級評定曲線推導一條新的CTOD設計曲線，命名為“BS79102ACTOD”設計曲線；該CTOD設計曲線適用于彈塑性范圍及力學性能不均勻的焊接接頭，基于該CTOD設計曲線推導I型貫穿裂紋長度臨界值公式，此方法突破了傳統(tǒng)計算貫穿裂紋長度臨界值限于彈性階段，可用于力學性能不均勻的焊接接頭，而且考慮了焊接殘余應力和材料斷裂韌度對含裂紋結構安全性能的影響。2）運用單元生死技術，結合CTOD定義，直接計算材料臨界CTOD數(shù)值