无扩口管接头试验件弯扭复合疲劳断口特征及断裂部位的应力反推方法

分析了某型无扩口管接头试验件疲劳试验的断口特征,其宏观断口呈现台阶状,断裂形成表面上存在明显的环向摩擦痕迹,并且其局部区域与管接头轴向不垂直。显微尺度下,管材和管套的接触面上存在与管材轴线成0°、45°和-55°等多个夹角的摩擦痕迹,表明试验装置对试验件施加了不稳定的扭转附加载荷,试验件在弯扭复合载荷作用下产生了疲劳破坏。通过有限元软件和理论分析相结合的方法,分析了扭转与弯曲载荷幅值、相位差对管材和管套接触面摩擦痕迹特征的影响规律,两个方向载荷的相对大小影响了摩擦方向与管材轴向夹角的斜率,两者的相位差影响了摩擦痕迹的曲率,以此为基础计算得到试验件断裂位置处附加扭转应力的幅值为401.1 MPa。