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UOE鋼管強度各向異性對抗壓強度的影響展看方法,UOE鋼管強度各向異性對抗壓強度的影響展看方法

2019-12-04 18:49   评论:29 点击:406

比來10年來,為輸送自然氣,開展了在海底展設管道管的深水研究項目。在自然氣的遠間隔輸送中 ,要求管道在深海下具有抵抗外部水壓的抗壓強度,是以一般使用UOE鋼管。UOE鋼管的製造方法為冷衝壓成形法,鋼管強度各向異性。為展看UOE鋼管的抗壓強度和弄清鋼管的壓壞機理,新日鐵進行了鋼管成形-性能評價一體化的數值解析模擬。數值解析模擬由鋼管的二維成形模型和反映成形外形及殘留應力的鋼管三維壓壞模型構成。通過實驗,對鋼管的壁厚、圓周方向位置中的強度各向異性進行了測定,同時對殘留應力進行了測定,根據鋼管的實際抗壓強度,對數值解析模型的妥當性進行了評價。1.UOE鋼管的強度各向異性和殘留應力盡人皆知,影響鋼管抗壓強度的身分有外形不良(鋼管的正圓度和壁厚不均)、屈服強度(YS)和殘留應力。圓周方向的壓縮屈服強度和殘留應力有很大的相互關係。圓棒和圓柱試樣(直徑都是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強度分布表明,鋼管外部圓周方向壓縮屈服強度的下降特別明顯。對壁厚位置中的S-S曲線比較表明,從壁厚中間開始出現在外部因彈性變形的鮑辛格效應而產生的圓形的S-S曲線。根據UOE鋼管和油井用無縫鋼管的比較可知,兩種鋼管的殘留應力都趨於內麵壓縮,但UOE鋼管殘留應力值小。2.數值解析模擬在數值解析過程中 ,使用了綜合模型對UOE鋼管的成形-抗壓強度進行了評估。在UOE鋼管的成形模型(二維平麵變形要素)中,使用了板材的S-S曲線,並將殘留應力利用於壓壞模型(三維固體要素) 。由於隻進行數值解析模擬難以精確展看對從板材到鋼管的S-S曲線變化 ,是以采用半實驗的方法(模擬變形試驗)展看S-S曲線 。即 ,把計算的等效塑性應變滯後感化於從板材取樣的圓棒試樣,然後對每個壁厚位置所得的壓縮S-S曲線進行定義。3.結果和研究3.1壓壞模型的妥當性展看精度受模型的要素組合數 、壓力增量值、收斂判定值的安排,假如對這些影響身分進行校正,估計本模型的展看誤差在5%擺布,通過校正誤差,可以進一步進步展看精度 。在對給出相同正圓度時的綜合模型和橢圓近似模型的壓壞值進行比較後發現兩者沒有比較大均勻差,由此可知,通過將取決於最大外徑和最小內徑的正圓度做成近似於橢圓的參數 ,就可以將局部曲率變化的UOE鋼管的外徑分布用模型表示。對用橢圓模型展看的壓壞值和展看UOE鋼管抗壓強度的普通公式的計算值進行了比較,發現不同D/t(外徑/壁厚)和正圓度的展看值與普通公式展看值相同,由此推定采用成形-壓壞綜合模型也能獲得相同的結果。是以,可以說綜合模型能解析壓壞機理,可以利用於成形條件對抗壓強度影響的量化 。3.2UOE鋼管的壓壞機理調查了采用圓棒試樣模擬UOE鋼管生產過程中展看的等效塑性應變滯後時的應力-應變關係,並對展看的S-S曲線和模擬曲線進行了比較,結果可知展看的S-S曲線與實際鋼管的S-S曲線較一致,即使是受到不同應變滯後感化的壁厚斷麵,其YS也與實測值相同 。在此次成形條件下的應變滯後中壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉伸應變負荷所安排。另外,在鋼管內側幾乎看不到因彈性變形的鮑格辛效應而產生的壓縮YS下降。采用以上提出的模擬應變試驗,能更加精確展看實際鋼管圓周方向的強度 。4.結束語根據UOE鋼管的強度分布、強度各向異性和殘留應力實測值,通過數值解析,求出了這些身分對鋼管外部壓壞特性的影響。結果明確了UOE鋼管特有的現象,即由於圓周方向壓縮YS的下降,是以抗壓強度比均質材低,壓壞的出發點和殘留應力的效果與均質材不同等。另外,還提出了用板材進行鋼管成形時展看機械特性能變化的有效方法。,

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