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                管線鋼管的變形能控制因子和鋼管的設計原則

                發布時間:2021-07-26 11:50人氣:

                環縫焊接鋼管的FEA模型和變形能預測精度

                鋼管形狀不規整模型

                為進行彎曲時的壓屈解析,需要將鋼管L方向的形狀不規整納入FEA模型。圖2是直徑914mm×壁厚19.6mm的X80UOE鋼管在進行環縫焊接后的L方向半徑波動的實測值和模型形狀。鋼管半徑波動由3項構成。第一項是可用正弦波近似表示的UOE鋼管本身具有的半徑波動Δb,第二項是基于Timoshenko彈性理論的、管端受到力矩作用使鋼管發生變形時,環縫焊接引起的半徑波動Δg,第三項是環縫焊接時焊縫對接錯位引起的半徑波動Δs。鋼管本身具有按一定周期變化的形狀不規整性,焊接環縫附近產生焊接殘余應力引起鋼管徑縮。圖3是反映環縫焊接鋼管這種形狀不規整性的FEM模型。對鋼管施加操作內壓后,鋼管端部產生彎曲力矩。利用數值解析方法對鋼管彎曲時的壓曲進行評價,使鋼管本體和鋼管焊接區的形狀實現了3維模型化。

                材料模型

                除了鋼管形狀模型化,鋼管材料特性高精度模型化對于壓縮應變敏感性解析也是很重要的。對于鋼管應特別關注的是,鋼管制造時產生的應變和鋼管出廠后進行加熱耐蝕涂裝引起SS曲線變化的同時產生的塑性各向異性。圖4是914D×19.6t,X80UOE鋼管235℃×5min加熱耐蝕涂裝前后測定的SS曲線。

                成型狀態鋼管在長度方向和周向上都表現出塑性各向異性,并且涂裝加熱后塑性各向異性有進一步的擴大。涂裝加熱后的L方向SS曲線呈圓弧狀,C方向的SS曲線出現了屈服伸長,兩個方向的SS曲線有很大差異。這種L、C方向加工硬化率不同的材料的屈服函數模型不是通用模型,新日鐵住金開發出新的模型,研究了強度各向異性對鋼管壓曲特性的影響。

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