【摘要】：以X80管道鋼為代表的高鋼級(jí)管道鋼材料是我國當(dāng)前油氣輸送管道的首要選擇,但對(duì)于高強(qiáng)管道鋼在大變形、大應(yīng)變情況下真實(shí)本構(gòu)關(guān)系及行為的研究目前仍不夠深入全面。本文以X65和X80管道鋼為研究對(duì)象,對(duì)X65和X80鋼在單軸拉伸情況下的力學(xué)性能進(jìn)行測試,研究其頸縮后的塑性變形行為與真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)如何準(zhǔn)確獲取管道焊接接頭局部力學(xué)性能的測試方法進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)焊接接頭分區(qū)性能測試的目標(biāo)。針對(duì)常規(guī)力學(xué)性能測試方法在材料大變形情況下的局限性,本文提出了一種基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(Digital Image Correlation,以下簡稱DIC)來獲取材料全過程真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的方法,測試并對(duì)比X65和X80管道鋼的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有限元模擬分析,發(fā)現(xiàn)頸縮后局部三軸應(yīng)力狀態(tài)影響較大,通過Bridgman公式對(duì)頸縮后的真實(shí)應(yīng)力進(jìn)行修正,以消除三軸應(yīng)力的影響�；讷@取的材料真實(shí)本構(gòu)關(guān)系,計(jì)算材料在Ramberg-Osgood模型下的應(yīng)變硬化指數(shù),結(jié)果顯示X65的應(yīng)變硬化性能要好于X80鋼材。采用DIC技術(shù)對(duì)X65管材焊接接頭在單軸拉伸過程中的應(yīng)變場進(jìn)行監(jiān)測,獲取焊接接頭表面不同區(qū)域的實(shí)時(shí)應(yīng)變。提出了一種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來擬合硬化模型參數(shù)的方法,該方法能夠準(zhǔn)確獲取管道焊接接頭焊縫區(qū)、母材區(qū)以及熱影響區(qū)由零至頸縮點(diǎn)的完整真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。對(duì)比分析焊接接頭各局部區(qū)域的力學(xué)性能,研究發(fā)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)試件的焊縫區(qū)雖然具有較高的屈服強(qiáng)度,但其應(yīng)變硬化性能及抗拉強(qiáng)度卻低于母材區(qū),最終導(dǎo)致斷裂發(fā)生在焊縫區(qū)。該方法對(duì)于獲取焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的局部真實(shí)本構(gòu)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)焊接接頭分區(qū)測試具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.1;TE973
【圖文】：

圖 1.1 獲取真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的流程示意圖Fig. 1.1 The schematic drawing for determining the true stress-strain curve許多專家學(xué)者開始嘗試不使用有限元來獲取材料準(zhǔn)確應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的方法3]。Poulain[24]提出了一種直接通過 DIC 技術(shù)獲取材料真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的方并比較了另外兩種通過非接觸式測量技術(shù)，直接獲取延性聚合物材料真應(yīng)力-關(guān)系的方法。第一種方法是基于視覺的表面測量技術(shù)（Video-based Surfacetensometry, VSE），如圖 1.2 所示。首先在試件的軸向和橫向設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)，后續(xù)過追蹤標(biāo)記點(diǎn)的位移變化來獲取試件縱向和橫向應(yīng)變，計(jì)算公式為（1.3）和.4）。其中，V 和 H 是標(biāo)記點(diǎn)在當(dāng)前的縱向和橫向距離，V0和 H0是其初始距離。（1.5）和（1.6）是真應(yīng)力的計(jì)算公式，該方法應(yīng)用需滿足材料體積不可壓縮和各向同性假設(shè)的前提。

— 6 — 1.2 VSE 方法標(biāo)記位置示意The schematic diagram of VS的直徑測量技術(shù)（Vide圓棒試件的優(yōu)勢在于當(dāng)頸，橫向應(yīng)變梯度變化影響整個(gè)橫截面積的實(shí)時(shí)變化0 0ln 2lnSS 24VREF FS

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2734578