高钢级管道环焊缝断裂韧性与裂尖拘束关系

基于细观损伤力学理论，采用数值仿真方法建立了单边缺口拉伸与单边缺口弯曲的环焊缝裂纹扩展阻力数值仿真计算模型，针对低强、等强以及高强3种焊缝强度匹配条件，分别计算了面内、面外耦合拘束条件下以裂纹尖端张开位移为表征的环焊缝断裂韧性，比较了不同裂尖拘束参数描述断裂韧性与拘束关联的合理性。结果表明，采用应力三轴度所建立的拘束—断裂韧性关联性较差，而采用裂尖等效塑性区面积作为拘束参数能够较好描述面内、面外拘束对材料断裂韧性的影响。因此，建立了以裂尖等效塑性应变等值线围成区域面积作为拘束参数，用以表征面内、面外拘束与环焊缝断裂韧性的统一关联；进一步采用宽板拉伸试验结果与全尺寸管道环焊缝的有限元计算结果验证了建立的拘束—韧性关联的稳健性。