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,应力应变分配越来越不均衡,应变分配更偏向铁素体,应力分配更偏向贝氏体。随应变比的增加,铁素体、贝氏体两相内塑性应变均有所增加,但两相增加机制不同,铁素体相塑性应变是以局部高应变区应变增加并带动周围铁素体相应变增加的方式进行,并没有形成失效带,而贝氏体是以塑性应变在局部高应变区持续升高的方式增加。随循环周次的增加,在循环初期,铁素体相内应变集中因子和应力集中因子均升高,贝氏体相内应变集中因子和应力集中因子均降低,两相间应变分配不均衡性升高,应力分配不均衡性降低,应变分配先于应力分配趋于稳定。稳定状态下,随着应变比的升高,应变分配不均衡性增强,更偏向铁素体,而应力分配趋于均衡,应力分配在铁素体相增大,在贝氏体相逐渐减少,但贝氏体始终占据主导地位。