铁素体/贝氏体双相钢在循环载荷作用下变形行为的模拟研究

发布时间：2025-03-02 16:06

　　随着油气田开采环境日益恶劣,为提高管线运行的安全性,管线设计由应力设计转变为应变设计,对管线钢的抗变形能力提出更高要求,铁素体/贝氏体双相钢成为高强管线钢的首选组织。管线在服役时会因地质变动、海水冲击等受到循环载荷的作用,引起疲劳失效,因此,研究循环载荷作用下双相钢的变形行为对分析管线钢服役过程塑性损伤及疲劳裂纹萌生,提高管线运行安全具有重要意义。本文首先通过实验测定了铁素体、贝氏体组织力学性能,并计算得出Chaboche随动强化模型参数,进而建立了两相本构关系,并基于真实双相钢微观组织图像建模,通过改变应变幅和应变比,对铁素体/贝氏体双相大应变管线钢进行模拟,研究其在循环载荷作用下的变形行为。随应变幅的增加,铁素体、贝氏体两相的塑性应变均有所增加,但两相增加机制不同,铁素体相内塑性应变以收敛集中的方式增加,从而形成应变失效带;贝氏体内塑性应变则由局部向心部扩散的方式增加。随循环周次的增加,在循环初期,铁素体相应变集中因子降低,应力集中因子升高,贝氏体相应变集中因子升高,应力集中因子降低,两相应力应变分配不均衡性降低,两相间的应变分配先于应力分配趋于稳定。稳定状态下,随着应变幅的升高,应...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 管线钢疲劳的研究
        1.2.1 疲劳的发展及特点
        1.2.2 高周疲劳研究
        1.2.3 低周疲劳研究
    1.3 双相材料微观行为的研究现状
        1.3.1 理论分析研究
        1.3.2 有限元建模研究
    1.4 ANSYS workbench应用
    1.5 本文主要研究内容
第2章 单相铁素体、贝氏体的制备及性能测试
    2.1 实验材料
    2.2 单相材料的制备
    2.3 组织观察及性能测试
        2.3.1 显微组织观察
        2.3.2 硬度测试
        2.3.3 拉伸测试
        2.3.4 纳米压痕测试
    2.4 本章小结
第3章 铁素体/贝氏体双相钢循环塑性本构模型的建立
    3.1 应变分量
    3.2 屈服准则
    3.3 流动准则
    3.4 强化准则
    3.5 Chaboche随动强化准则
        3.5.1 本构方程
        3.5.2 参数计算
        3.5.3 参数校核
        3.5.4 参数的最终值
    3.6 本章小结
第4章 铁素体/贝氏体双相钢有限元模型的建立
    4.1 双相组织模型的建立
    4.2 材料属性的定义
    4.3 网格划分
        4.3.1 划分网格
        4.3.2 网格质量
    4.4 边界条件与载荷施加
    4.5 拉伸验证
    4.6 本章小结
第5章 铁素体/贝氏体双相钢循环变形行为模拟研究
    5.1 引言
    5.2 应变幅对双相钢循环变形行为的影响
        5.2.1 应变幅对双相钢塑性应变的影响
        5.2.2 应变幅对双相钢总应变的影响及两相交互作用机制
        5.2.3 应变幅对两相应力、应变集中因子的影响
    5.3 应变比对双相钢循环变形行为的影响
        5.3.1 应变比对双相钢塑性应变的影响
        5.3.2 应变比对双相钢总应变的影响及两相交互作用机制
        5.3.3 应变比对两相应力、应变集中因子的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：4034523