焊接裂紋磁記憶效應力磁耦合的數(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。由于這些特種設備結構及焊接過程的復雜性，在制造和使用過程中焊縫不可避免的會產(chǎn)生應力集中，誘發(fā)疲勞裂紋擴展，影響設備的安全性能和使用壽命，甚至造成重大事故。因此，確定這些設備應力集中分布和大小，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是利用鐵磁材料的逆磁致伸縮效應對鐵磁材料的應力進行檢測的一種新型無損

2、檢測方法。它從鐵磁構件表面拾取地磁場作用下的反映應力集中情況的漏磁場信息，從而實現(xiàn)對鐵磁構件進行早期損傷評估。 本文設計了承壓管道試驗，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上，利用ANSYS軟件研究了試驗承壓管道焊接裂紋應力應變場及其金屬磁記憶行為。有限元分析結果表明裂紋附近應力和漏磁場空間分布規(guī)律相一致，應力分布決定了漏磁場的分布。 有限元應力場分析表明在裂紋尖端存在一定的應力集

3、中，距離裂紋尖端越遠，應力水平逐漸下降，最終穩(wěn)定在基準應力左右；裂紋附近等效應力SEQV隨壓力增大變化放緩；裂紋尺寸大小對裂紋尖端應力集中情況影響不大；裂紋埋深主要影響應力集中空間分布。 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果