考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法

为实现利用漏磁法检测在役管道焊缝内裂纹动态扩展问题,本研究提出一种考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法。通过建立管道焊缝内裂纹扩展的流固磁多物理场模型,来构建流固磁多场耦合方程,并进行管道焊缝内裂纹扩展计算,从而实现管道焊缝内裂纹周围计算域网格重构与管道焊缝内裂纹扩展进程中的漏磁场分析。结果表明,流体渗透压力加速了内裂纹扩展进程。与不考虑流体渗透压力相比,考虑流体渗透压力的管道焊缝受到更严重的威胁。同时,考虑流体渗透压力施加的流固磁多场耦合方法更符合工程实际情况。考虑流体渗透压力的管道焊缝内裂纹扩展流固磁耦合方法能较准确地表征在役管道焊缝内裂纹的扩展程度,判断管道焊缝损伤的危险等级,解决流固磁多场耦合作用下管道焊缝内裂纹扩展表征与评价问题。

基于3D-ILC球体45°三维双内裂纹复合断裂研究

断裂力学是各领域基础科学,材料内裂纹相互作用是断裂力学的重要研究领域,但目前球体内裂纹相互作用研究成果较少。基于三维激光疲劳内裂纹(3D-ILC)技术,在对球体试样表面无任何损伤的情况下,制作三维平行纯内裂纹,开展45°倾角平行双内裂纹单轴压缩试验,对双内裂纹的裂纹扩展过程、应力双折射规律、断口特征、破坏形态、相互作用等多方面开展研究,进行含双内裂纹Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型圆球断裂数值模拟,分析KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,与试验相符。结果表明:(1)球体双内裂纹在单轴压缩下之间发生屏蔽作用,主裂纹面穿过两预制内裂纹;(2)翼型裂纹光滑区呈现Ⅰ-Ⅱ型裂纹断口特征,翼型裂纹侧面撕裂区呈现"矛状"Ⅲ型裂纹特征;(3)基于M积分计算的KⅠ、KⅡ、KⅢ分析与基于断裂特征的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型裂纹类型分析一致。3D-ILC技术可用于球体内裂纹相互作用断裂试验研究,球体内裂纹试验与理论分析为脆性材料内裂纹扩展及相互作用研究提供试验与理论参考。