[发明专利]一种X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法及装置

说明书

本发明提供了一种X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法及装置，其中，方法包括：获取X80管线钢的材料参数；利用材料参数确定应力应变场的相关方程；应用三项渐进多项式描述相关方程；求解三项渐进应力应变场中的特征值；利用特征值获取应力应变场三项渐进多项式的表达式；根据应力应变场三项渐进多项式的表达式计算X80管线钢裂尖过程区的应力应变场。通过三项渐进多项式建立了X80管线钢材料参数与裂尖应力应变场的关系，相对于有限元方法更为精确，相对于试验的方法更为经济。

技术领域

本发明涉及石油天然气管道领域，尤其涉及一种X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法及装置。

背景技术

以氢致开裂(HIC)为代表的环境断裂(EAC)问题是影响管道长期安全运行的关键问题，而裂纹尖端微观区域的力学状态是影响环境致裂裂纹扩展速率的重要因素之一，大量的试验表明，环境断裂裂尖过程区的应力应变场可以表征裂纹的稳定状态。

目前的主要技术方案为分析裂纹尖端附近区域应力和应变场的分布情况，着重研究裂纹尖端附近断裂过程区内的应力和应变分布。然而在断裂过程区和弹塑性区的交界处，应力应存在一个峰值根据应力分布的连续性假设，在现有的计算结果下，应力相等的实际情况是，两者往往存在巨大的差别；或者通过提出了不同的力学模型来分析分离过程的非线性效应对裂纹顶端应力应变场的影响，其中比较典型的有：内聚力模型，条状屈服区模型，BCS模型，条状颈缩区模型等。不难发现业已提出的各种模型都牵涉到分离过程的非线性效应，而使问题变得复杂。

由此可见，现有技术中应力应变场获取的方式均不够便捷精确。

发明内容

本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法及装置，以为管线钢服役状态的完整性评价提供理论基础。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的一个方面提供了一种X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法，包括：获取X80管线钢的材料参数；利用材料参数确定应力应变场的相关方程；应用三项渐进多项式描述相关方程；求解三项渐进应力应变场中的特征值；利用特征值获取应力应变场三项渐进多项式的表达式；根据应力应变场三项渐进多项式的表达式计算X80管线钢裂尖过程区的应力应变场。

另外，X80管线钢的材料参数包括：屈服应变ε₀，屈服应力σ₀，硬化指数n，硬化系数α，弹性模量E和挠度v。

另外，应力应变场的相关方程包括：平衡方程、本构方程、应变-位移方程。

本发明另一方面提供了一种X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取装置，包括：参数获取模块，用于获取X80管线钢的材料参数；确定模块，用于利用材料参数确定应力应变场的相关方程；描述模块，用于应用三项渐进多项式描述相关方程；求解模块，用于求解三项渐进应力应变场中的特征值；表达式获取模块，用于利用特征值获取应力应变场三项渐进多项式的表达式；计算模块，用于根据应力应变场三项渐进多项式的表达式计算X80管线钢裂尖过程区的应力应变场。

另外，X80管线钢的材料参数包括：屈服应变ε₀，屈服应力σ₀，硬化指数n，硬化系数α，弹性模量E和挠度v。

另外，应力应变场的相关方程包括：平衡方程、本构方程、应变-位移方程。

由此可见，本发明提供的X80管线钢裂尖过程区的应力应变场获取方法及装置，通过三项渐进多项式建立了X80管线钢材料参数与裂尖应力应变场的关系，相对于有限元方法更为精确，相对于试验的方法更为经济。

附图说明