X80管线钢动态力学性能研究.pdfVIP

114 四川省第二届实验力学学术会议论文集 X80管线钢的动态力学性能研究宰 云3 李 星1，曾祥国1，姚安林2，陈华燕1，刘 摘要：地质灾害引起的动态冲击栽荷是导致高压埋地输气管道动态破坏的重要因素。为了研 究高钢级管线钢X80的动态力学行为，利用分离式霍普金森压杆(以下简称SHPB)澳4量了X80钢 在多种应变率借：500，1500。2500sq)下的应变波形，用快速傅里叶变换对波形进行弥散修正，得到在 不同应变率下的应力应变关系。基于实验获得的数据，对在有限元商业软件中广泛采用的 本参数，计算结果与实验数据基本吻合。根据动态试验获得的数据而确定X80钢的动态本构关 系。为研究X80钢高压埋地输气管道在各种冲击载荷作用下的动态响应提供了重要依据。 效应 中图分类号：TGl4；U1 文献标识码：A O 引言 随着国家对石油和天然气的需求不断增加，作为主要输送工具的油气输送管道也得到了迅速的发 展，天然气高压输送管线钢级从X60迅速提高到X80。由于高压输气管道所处环境的复杂性，机械作业、 落石、塌方等第三方荷载造成的破坏成为我国西气东输管道破坏的主要形式【lJ，对X80管线钢的动态力 学性能的研究显得十分必要。但是国内在X80钢的动态力学性能的研究还很少，更缺少X80钢动态本构 模型方面的研究。 在材料动态力学性能的研究手段方面，霍普金森杆的应用已经相当成熟。它能达到的应变率范围为 内通过建立合适的材料本构模型可预测更高应变率下材料的真实应力与真实应变之间的关系12J。本文用 SHPB实验系统得到的该材料在多种应变率下的应力应变关系曲线，结合其静态本构关系，得到其 风险评估提供参考。 1 实验 1．1 S}玎)B实验装置 装置系统图如下图l所示。 1．2实验材料 实验用的X80管线钢为中国石油宝鸡钢管公司资阳钢管厂为西气东输管道工程生产的管道用材，其 主要化学成分如下表l所示。根据SHPB实验装置的相关参数，设计材料为圆柱形，尺寸为：直径8mm， 长4mm。 表l XS0管线钢主要化学成分(质量分数) Tablel Chemical ofX70 compositionpipeline(％) ’基金项目：西气东输管道工程项目(合同：07H461)和四川大学中央高校基本科研业务费专项项目(金属材料变形与破坏机理的跨尺度分析)资助 通讯作者简介：李星(1989-)，男，硕士研究生．主要研究方向为动态断裂、多尺度数值计算模型．Email：815057492@qq．com 李星等：X80管线钢的动态力学性能研究 115 图l SlIPB实验装置 SHPB Fig．1 experimentalapparatus 1．3实验过程 形，再从中选取每组应变率下较典型的波形进行分析，选取波形的依据主要是看是否实现了两端应力平衡 和常应变率的加载。得到示波器中的典型波形如图2所示。图中反射波形为一平台，说明很好的实现了 常应变率加载。图3为实验过程中典型的应力平衡图，图中可看出入射信号加与反射信号Fe之和跟透 射信号护重合较好，说明整个实验过程实现了较好的应力平衡，反射信号您为一平台说明实验实现了 常应变率加载。 0001S ／Ind掣“e．矽塘却Ⅲ5。 O0010 ，l厂 。．’ O．ooos c C