地面试气油管轴向表面裂纹扩展特性研究OA

地面试气油管在载荷作用下易萌生轴向表面裂纹,严重威胁试气作业安全。为研究地面试气油管轴向表面裂纹的扩展特性,以直径73 mm S13Cr试气油管为研究对象,基于ABAQUS中的围线积分法以及扩展有限元法(XFEM)研究了试气油管表面裂纹的应力强度因子K的规律和轴向裂纹的扩展过程,并结合裂纹尖端张开位移的变化特征,揭示了裂纹扩展的阶段性规律。结果表明:裂纹长深比a/c对应力强度因子的分布形态及裂纹扩展方向具有显著影响,相对“浅”的裂纹(a/c<1)最深点K值最大,倾向于先沿径向扩展;相对“深”的裂纹(a/c>1)表面点K值更大,更易沿轴向扩展。裂纹扩展呈现两阶段特征:前期裂尖变形累积缓慢,CTOD增长平缓;后期应力集中加剧,CTOD加速增长。研究结果可为地面试气油管的裂纹与断裂提供参考。