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(guó)家能源戰(zhàn)略的實(shí)施，一大批技術(shù)難度高、質(zhì)量要求嚴(yán)的長(zhǎng)輸油管道和儲(chǔ)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(guò)程的復(fù)雜性，在制造和使用過(guò)程中焊縫不可避免的會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)疲勞裂紋擴(kuò)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(duì)其進(jìn)行早期診斷，評(píng)估其安全性能和壽命，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)是利用鐵磁材料的逆磁致伸縮效應(yīng)對(duì)鐵磁材料的應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)的一種新型無(wú)損

2、檢測(cè)方法。它從鐵磁構(gòu)件表面拾取地磁場(chǎng)作用下的反映應(yīng)力集中情況的漏磁場(chǎng)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁構(gòu)件進(jìn)行早期損傷評(píng)估。 本文設(shè)計(jì)了承壓管道試驗(yàn)，對(duì)各種埋深、尺寸裂紋處焊縫進(jìn)行了金屬磁記憶檢測(cè)。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(yàn)承壓管道焊接裂紋應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)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(chǎng)空間分布規(guī)律相一致，應(yīng)力分布決定了漏磁場(chǎng)的分布。 有限元應(yīng)力場(chǎng)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(yuǎn)，應(yīng)力水平逐漸下降，最終穩(wěn)定在基準(zhǔn)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(duì)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(chǎng)值隨壓力增加而增加，彈性階段增加顯著，當(dāng)裂紋尖端達(dá)到塑性變形階段時(shí)則增加極其緩慢；裂紋尺寸對(duì)表面漏磁場(chǎng)值影響不大，不過(guò)隨尺寸增大，漏磁場(chǎng)先增加后減??；隨裂紋埋深增加，表面漏磁場(chǎng)迅速減小。最后，比較了有限元分析結(jié)果