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在超载及循环应力作用下管线裂纹的萌生及扩展是引起管线破坏最危险的形式之一。钢管的疲劳裂纹萌生扩展及寿命是管线安全设计及运行完整性评价的重要参数。 本文采用ANSYS Workbench有限元分析软件,结合疲劳试验数据,对大应变管线钢焊接接头疲劳行为进行了研究,在此基础上,建立管线钢管疲劳模拟分析模型,系统分析了焊缝几何尺寸对疲劳裂纹萌生位置及寿命的影响。 管线钢焊接接头的疲劳模拟结果表明,疲劳寿命的最小位置出现在内焊缝的焊趾处,其疲劳断裂的循环周次为1.1302×105 N;这与疲劳试样的试验结果相一致,即疲劳试样的裂纹萌生位置也在内焊缝的焊趾处,其疲劳断裂循环周次为1.1×105 N。等效交变应力分析表明,其等效交变应力最大点出现在内焊缝焊趾处,疲劳裂纹萌生位置与等效应力的最大值相一致。 管线钢管焊接接头疲劳裂纹萌生位置模拟结果与管线钢焊接接头的模拟结果相一致,疲劳裂纹萌生位置仍为内焊缝的焊趾处,其疲劳寿命为1.0497×105 N。与管线钢焊接接头相比,疲劳寿命略有降低,这与钢管三维受力状态有关。等效应力分析结果表明,等效交变应力最大点出现在焊缝金属处,略大于内焊缝焊趾处应力。 钢管焊缝几何尺寸对疲劳性能的模拟结果表明,疲劳寿命最低点的位置均出现在焊缝熔深较小一侧的焊趾处,且随着熔宽和熔深的增加,焊趾处等效交变应力减小,疲劳寿命增加。