基于裂纹尖端塑性区参量的SE(T)试样的拘束度研究夏聪聪1，赵洋洋1，戴联双2，龚宝明1，邓彩艳1，王东坡1(1.天津大学,天津市现代连接技术重点实验室,天津300072；2.国家石油天然气管网集团有限公司,北京100020)r1/2p0r1/2pmaxA1/4pzχPr1/2p0r1/2pmaxA1/4pzχP摘要：以X80高强管线钢为研究对象，结合数值分析和解析法，研究了基于裂纹尖端塑性区几何特征提出的拘束参数、、、对于不同SE(T)试样裂纹尖端应力场的表征效果，并通过断裂韧性试验量化了面内拘束和面外拘束效应对X80管线钢的SE(T)试样断裂韧性的影响，建立基于裂纹尖端塑性区的面内和面外统一拘束参数、、、与应力强度因子K的关系，确定拘束参数与T应力(T11和T33)之间的解析关系，并通过有限元模拟和理论分析提出了小范围屈服条件下的断裂韧性预测方法.创新点：量化了面内拘束和面外拘束效应对X80管线钢的SE(T)试样断裂韧性的影响，提出了断裂韧性KIC的预测模型.关键词：断裂；塑性区；单边缺口拉伸；拘束中图分类号：TG407文献标识码：Adoi：10.12073/j.hjxb.202207180030序言油气管道运输作为一种经济、安全以及高效的运输手段，在近年内取得了巨大的成功.管道在服役过程中会受到复杂地质条件、安装施工和实际运营等因素的影响而产生1%~3%的名义轴向应变[1].如果管道的环焊缝不能承受安装和服役时环境所产生的应变，管道就会发生泄漏或破裂.为了保证管道，尤其是环焊缝的结构完整性，需要对其进行工程临界评估(engineeringcriticalassessment，ECA)，但是现有基于应力的断裂评估方法基本上只能用于处理小变形范围内的结构完整性评估，对于管道铺设过程中发生的相对较大的变形往往得到极其保守的评估结果，导致经济成本大幅上升[2].基于应变设计的大变形管道进行ECA评估时，目前主要基于断裂力学的BS7910和DNVGL-RP-F108等国际标准以及相关行业标准如CRES、ExxonMobil标准[2].这些标准要求针对特定的材料和构件形式，需要精确测定其断裂韧性(裂纹扩展阻力)和裂纹扩展驱动力.如BS7910AnnexV建议采用通过拘束修正的断裂韧性进行评估[3]，DNVGL-RP-F108则建议直接采用单边缺口拉伸试验确定的断裂韧性值作为输入而不再进行拘束修正或通过拘束修正的断裂韧性[4].因此，拘束及对应的修正方法对断裂韧性的影响在基于应变的管道评估中是一个必要因素.相对于采用传统的SENB和CT试样确定的平面应变条件下的断裂韧性，SE(T)加载方式确定的断裂韧性值更加偏向于平面应力条件下的特征值[5].在SE(T)加载...
