周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(一)——塑性垮塌失效的三维弹塑性有限元分析

采用三维弹塑性有限元分析方法 ,探索了石油化工行业周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征 ,结果表明 :周向表面裂纹管在发生净截面塑性垮塌前将发生裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌。对于裂纹深度较浅的周向表面裂纹管 ,其塑性垮塌失效形式呈现为裂纹净截面塑性垮塌失效 ,净截面垮塌 (NSC)准则能较好地预测其韧带局部塑性垮塌失效载荷 ;对于短且深的周向表面裂纹管 ,裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌失效相当明显 ,此时净截面垮塌准则 (NSC)预测其韧带局部塑性垮塌失效载荷则表现为非保守 。

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(三)——塑性垮塌失效的实验研究

对 6根碳钢周向表面裂纹管进行了四点弯加载实验 ,研究了周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征。根据ASME规范的塑性极限载荷确定方法 ,由实验测得的载荷—加载点位移 (P -Δ)曲线及载荷—裂纹嘴张开位移 (P -CMOD)曲线 ,确定了周向表面裂纹管的整体塑性垮塌失效载荷及韧带局部塑性垮塌失效载荷。实验结果与作者建立的周向表面裂纹管净截面垮塌 (NSC)模型与韧带局部塑性垮塌 (LC)模型的预测载荷进行了比较 。