Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу

Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу

Розглянуто проблему оцінки коефіцієнтів інтенсивності напружень в області зони залишкових зварювальних напружень. Запропоновано спільне застосування програмних комплексів Ansys Workbench та Abaqus/CAE і компілятора Python для точного визначення параметрів тріщиностійкості трубопроводів та посудин ти...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Автоматическая сварка
Datum:2017
Hauptverfasser: Киричок, В.В., Тороп, В.М.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2017
Schlagworte:
Производственный раздел
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148920
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу / В.В. Киричок, В.М. Тороп // Автоматическая сварка. — 2017. — № 9 (767). — С. 63-66. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148920
record_format dspace
spelling Киричок, В.В.
Тороп, В.М.
2019-02-19T09:39:33Z
2019-02-19T09:39:33Z
2017
Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу / В.В. Киричок, В.М. Тороп // Автоматическая сварка. — 2017. — № 9 (767). — С. 63-66. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
0005-111X
DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.09.10
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148920
621.791.01
Розглянуто проблему оцінки коефіцієнтів інтенсивності напружень в області зони залишкових зварювальних напружень. Запропоновано спільне застосування програмних комплексів Ansys Workbench та Abaqus/CAE і компілятора Python для точного визначення параметрів тріщиностійкості трубопроводів та посудин тиску. На прикладі трубного зразка 133x13 мм проведено моделювання процесу зварювання та наступного розкриття напівеліптичної тріщини в зоні залишкових напружень. Проведено аналіз можливого підростання дефекту від дії циклічних навантажень в області зварного шва та виявлено найбільш небезпечні зони по розташуванню осьових тріщин.
Рассмотрена проблема оценки коэффициентов интенсивности напряжений в области зоны остаточных сварочных напряжений. Предложено совместное применение программных комплексов Ansys Workbench и Abaqus/CAE и компилятора Python для точного определения параметров трещиностойкости трубопроводов и сосудов давления. На примере трубного образца 133x13 проведено моделирование процесса сварки и последующего раскрытия полуэллиптической трещины в зоне остаточных напряжений. Проведен анализ возможного подрастания дефекта от действия циклических нагрузок в области сварного шва и выявлены наиболее опасные зоны по расположению осевых трещин.
The problem of evaluation of stress intensity factors in the zone of residual welding stresses was considered. The joint application of the software packages Ansys Workbench and Abaqus/CAE and the compiler Python for accurate determination of parameters of crack resistance of pipelines and pressure vessels was proposed. On the example of the pipe specimen 133x13, the simulation of welding process and subsequent opening of semi-elliptic crack in the zone of residual stresses was carried out. The analysis of the possible increment of defect from the action of cyclic loads in the weld region was performed and the most dangerous zones were found according to the location of axial cracks.
ru
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Автоматическая сварка
Производственный раздел
Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
Инженерный подход к определению коэффициента интенсивности напряжений и параметров роста осевой трещины в кольцевом сварном шве трубопровода
Engineering approach to determination of stress intensity factor and parameters of growth of axial crack in circumferential weld of pipeline
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
spellingShingle Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
Киричок, В.В.
Тороп, В.М.
Производственный раздел
title_short Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
title_full Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
title_fullStr Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
title_full_unstemmed Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
title_sort інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу
author Киричок, В.В.
Тороп, В.М.
author_facet Киричок, В.В.
Тороп, В.М.
topic Производственный раздел
topic_facet Производственный раздел
publishDate 2017
language Russian
container_title Автоматическая сварка
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
format Article
title_alt Инженерный подход к определению коэффициента интенсивности напряжений и параметров роста осевой трещины в кольцевом сварном шве трубопровода
Engineering approach to determination of stress intensity factor and parameters of growth of axial crack in circumferential weld of pipeline
description Розглянуто проблему оцінки коефіцієнтів інтенсивності напружень в області зони залишкових зварювальних напружень. Запропоновано спільне застосування програмних комплексів Ansys Workbench та Abaqus/CAE і компілятора Python для точного визначення параметрів тріщиностійкості трубопроводів та посудин тиску. На прикладі трубного зразка 133x13 мм проведено моделювання процесу зварювання та наступного розкриття напівеліптичної тріщини в зоні залишкових напружень. Проведено аналіз можливого підростання дефекту від дії циклічних навантажень в області зварного шва та виявлено найбільш небезпечні зони по розташуванню осьових тріщин. Рассмотрена проблема оценки коэффициентов интенсивности напряжений в области зоны остаточных сварочных напряжений. Предложено совместное применение программных комплексов Ansys Workbench и Abaqus/CAE и компилятора Python для точного определения параметров трещиностойкости трубопроводов и сосудов давления. На примере трубного образца 133x13 проведено моделирование процесса сварки и последующего раскрытия полуэллиптической трещины в зоне остаточных напряжений. Проведен анализ возможного подрастания дефекта от действия циклических нагрузок в области сварного шва и выявлены наиболее опасные зоны по расположению осевых трещин. The problem of evaluation of stress intensity factors in the zone of residual welding stresses was considered. The joint application of the software packages Ansys Workbench and Abaqus/CAE and the compiler Python for accurate determination of parameters of crack resistance of pipelines and pressure vessels was proposed. On the example of the pipe specimen 133x13, the simulation of welding process and subsequent opening of semi-elliptic crack in the zone of residual stresses was carried out. The analysis of the possible increment of defect from the action of cyclic loads in the weld region was performed and the most dangerous zones were found according to the location of axial cracks.
issn 0005-111X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148920
citation_txt Інженерний підхід до визначення коефіцієнта інтенсивності напружень та параметрів росту осьової тріщини в кільцевому зварному шві трубопроводу / В.В. Киричок, В.М. Тороп // Автоматическая сварка. — 2017. — № 9 (767). — С. 63-66. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kiričokvv ínženerniipídhíddoviznačennâkoefícíêntaíntensivnostínapruženʹtaparametrívrostuosʹovoítríŝinivkílʹcevomuzvarnomušvítruboprovodu
AT toropvm ínženerniipídhíddoviznačennâkoefícíêntaíntensivnostínapruženʹtaparametrívrostuosʹovoítríŝinivkílʹcevomuzvarnomušvítruboprovodu
AT kiričokvv inženernyipodhodkopredeleniûkoéfficientaintensivnostinaprâženiiiparametrovrostaosevoitreŝinyvkolʹcevomsvarnomšvetruboprovoda
AT toropvm inženernyipodhodkopredeleniûkoéfficientaintensivnostinaprâženiiiparametrovrostaosevoitreŝinyvkolʹcevomsvarnomšvetruboprovoda
AT kiričokvv engineeringapproachtodeterminationofstressintensityfactorandparametersofgrowthofaxialcrackincircumferentialweldofpipeline
AT toropvm engineeringapproachtodeterminationofstressintensityfactorandparametersofgrowthofaxialcrackincircumferentialweldofpipeline
first_indexed 2025-11-24T20:40:12Z
last_indexed 2025-11-24T20:40:12Z
_version_ 1850492939939086336
fulltext ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ 6 3 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА doi org as Ж А А А Ж А А А А В. В. КИРИЧОК, В. М. ТОРОП ім атона А кра ни м и в вул азимира алевича E mail torop paton kiev ua озглянуто про лему о інки кое і ієнтів інтенсивності напру ень в о ласті зони зали кови зварювальни напру ень а пропоновано спільне застосування програмни комплексів Ansys Workbench та Aba us AE і компілятора Python для точного визначення параметрів трі иностійкості тру опроводів та посудин тиску а прикладі тру ного зразка × мм проведено моделювання про есу зварювання та наступного розкриття напівеліптично трі ини в зоні зали кови напру ень роведено аналіз мо ливого підростання де екту від ді иклічни наванта ень в о ласті зварного ва та виявлено най іль не езпечні зони по розта уванню осьови трі ин і ліогр рис К л ю ч о в і с л о в а : коефіцієнт інтенсивності напружень, метод скінченних елементів, залишкові напруження, трі- щина, скрипт, зварний шов зварни ва тру опроводів та посудин ти ску о відпра ювали значну частину ресурсу часто виявляють трі иноподі ні де екти ри чиною утворення зазвичай є ме анічна струк турна та імічна неоднорідність корозія статичні та иклічні наванта ення ля того о визна чити чи мо е тру опровід експлуатуватися з ви явленим де ектом нео ідно для наявно трі и ни о інити кое і ієнт інтенсивності напру ень ( ) J інтеграл чи критичне розкриття трі и ни ля зони о розта ована далеко від зварно го ва створені методики о дають мо ливість досить точно о інити і параметри роте в о ласті зварного ва утворюються пластичні де ор ма і які є причиною зали кови напру ень і ма ють нерівномірний розподіл они зале ать від властивостей матеріалу геометрі тру и та ре и му зварювання і актори не дають мо ливості о інити з мінімальними по и ками а да ний момент існує стандартизована методика по визначенню ього параметра она перед ачає визначення KI ля ом суперпози і ро очо скла дово KI та складово із зали кови напру ень едоліком ього алгоритму є те о він не перед ачає осо ливості перерозподілу зали кови на пру ень після наванта ення не вра овує параме три зварювання та не дає точно ін орма і одо того яку саме о ласть слід розглядати як зварний ов даній ро оті викладена уточнена методика з використанням яко KI мо на о інити ме тодом скінченни елементів ля ього нео ідно провести моделювання термічного иклу зварю вання та розв язати на основі нього задачу за ли ково напру ено де ормованого стану іс ля ього потрі но о інити яким чином пройде перерозподіл напру ень після внесення трі и ни Аналітичне визначення зали кового напру ено де ормованого стану після зварювання є складною про лемою але сьогодні маємо ви ір програмни інструментів навіть готови підпро грам в відоми програмни комплекса скінчен но елементного аналізу за допомогою яки його мо на пора увати з високою точністю роте для моделювання трі ини яка розкриється на зразку після вирі ення тепломе анічно задачі нео ід не застосування осо ливи прийомів агалом е мо ливо зро ити за допомогою програмни ком плексів Ansys та Aba us а аль напряму ре алізувати дану задачу в зручному для користувача інтер ейсі Ansys Workbench чи Aba us AE не мо ливо оскільки іль ість команд які потрі но при ьому транслювати до вирі увача в ни відсутня ряме вивчення задачі з трі иною о з яв ляється на останньому кро і алгоритму мо на реалізувати з використанням параметричного мо делювання в середови і AP (Ansys Parametric esign anguage) ро ота в якому перед ачає скриптування мовою о поді на до T A н ий ля е використання вирі увача Aba us Standard з паралельним параметричним моделюванням мовою T A идва мето ди перед ачають нео ідність текстового про грамування моделі і через е для іль ості кори стувачів є занадто складними в реаліза і ому створення осо ливо методики яка дала змогу иричок ороп ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ 6 4 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА о інити про ес трі иноутворення з високою точ ністю ез параметричного моделювання пред ставляє значний практичний та науковий інтерес ро оті наведено результати вдалого поєд нання мо ливостей Ansys Workbench та Aba us AE для отримання нео ідни параметрів трі иностійкості адача вирі увалася на прикладі тру и мм о виготовлена із сталі е анічні та ізичні властивості матеріалу зразка а тако зале ність від температури моделювали ся за допомогою програми «J atPro» ( ей модуль дозволяє отримати ирокий спектр властивостей матеріалу в зале ності від його імічного складу та структури) ако ралося до уваги те о а рактеристика трі иностійкості (в язкість руйну вання) K с для гарячекатани тру ни зразків зі сталі складає лизько а м а порогове значення Kth приймали рівним а м ідповідно до ро оти сталеві тру опрово ди з тов иною стінки до мм і ме ею текучості до а не с ильні до кри кого руйнування роте як о кое і ієнт інтенсивності напру ень переви ує значення Kth в о ласті змінни наван та ень то слід очікувати підростання трі ини втоми ро ес росту трі ини втоми описується рівнянням олкера ( ) ( ) ( ) n n da C K dN R −γ ∆= − ( ) де da/dN е видкість підростання трі ини за икл K розма складово KI R кое і ієнт асиметрі иклу по n C константи матеріалу ля моделювання термічного иклу зварю вання застосовувався Aba us AE спільно зі скриптом Python (загалом підпрограми Python мають ті мо ливості о й інтер ейс AE про те зручно застосовувати для автоматиза і по удови моделі з великою кількістю опера ій) ля змен ення часу розра унку розглядалася одна восьма частина тру и з прикладенням до не си метрични гранични умов (рис ) ермічний икл моделювався для дво про ідного зварюван ня ер ий про ід умовно виконувався по вну трі ньому радіусу тру и другий після о олод ення пер ого по зовні ньому ля іміта і ру у дуги та енерговиділення від дугового про есу по траєкторі зварювання в масива точок почергово активувалися деякий час діяли і де активувалися точкові д ерела тепла етально дана методика описана в ро оті а допомо гою скрипту Python вдалося створити густе авто матичне роз иття траєкторі ру у дуги таким чи ном о мінімізувати «ривкоподі ність» ього про есу езультат тепломе анічно задачі по кіль е вим напру енням показано на рис ісля іміта і про есу зварювання до тру и уло прикладено ро очий тиск величиною а ри наванта енні зварено тру и ро очим внутрі нім тиском виявилося о додаткова пла стична де орма ія в околі зварного ва практич но відсутня о дає право на наступному етапі зна од ення застосувати для даного зразка пру ну модель несення трі ини в модель реалізували за до помогою A S S Workbench ля ього уло ви користано про едуру маппінгу полів напру ень з пер ого етапу одатково уло до удовано ча стину тру и в осьовому напрямку для мо ли вості моделювати трі ину при несиметричному розта уванні відносно ва к о о ласть о розглядається ніяк не закріпити то внесені за до помогою маппінгу напру ення перерозподілять ся і ми не змо емо отримати адекватну картину ому до розглядувани зразків уло застосовано орстке закріплення по тор я та иліндрична ікса ія в радіальному напрямку е дало мо ливість зали ити зали кові напру ення та за ез печити мо ливість розкриття ерегів трі ини при внесенні даному випадку по и ка перенесен ня компоненти кіль еви зали кови напру ень S з Aba us до Ansys після врівнова ення напру ень не переви ує ро оті розглядався постульований осьовий де ект напівеліптично орми зовні тру и дов иною та гли иною мм рі ина почергово розта овувалася в ентрі ва і на різни відста ис озра ункова модель тепломе анічно задачі ис озподіл кіль еви зали кови напру ень після зва рювання ( а) ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ 6 5 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА ня від нього в зоні ді зали кови напру ень ля прикладу результати розподілу від за ли кови напру ень в ентрі ва представлено на рис ри віддаленні трі ини від зварного ва мак симальний спочатку змен ується до а по тім з іль ується озподіл іє величини в зале ності від відстані до ентру показано на рис аступним завданням стало о інити яким чи ном уде змінюватися в зоні термічного впли ву при прикладанні до тру и ро очого тиску ля ього проводилося аналогічне моделювання з тою різни ею о на пер ому етапі в Aba us після зварювального про есу прикладався внутрі ній тиск озподіл в зале ності від відстані до ентру ва при ро очому наванта енні показано на рис ля тру опроводу уло проведено о інку вели чини підростання де екту за один икл по ор мулі ( ) в зале ності від розта ування трі ини одо осі ва (рис ) ри ьому величини n c отримано з гра іків ро оти ідповідно до ро оти і константи для різни еритно пер літни сталей практично не відрізняються ля розглядуваного зразка при зварюванні мартен ситна аза май е не утворюється тому для ва приймалися ті параметри трі иностійкості о і для основного металу езультати розра унків показали о в зоні термічного впливу розма и KI є мен ими ні для ез овно о ласті тру и але асиметричність иклу сприяє тому о вид кість підростання де екту в о ласті зварного ва в декілька разів переви ує видкість росту в о ласті тру и віддаленій від зони розта увань пла стични де орма ій Висновки риведено методику визначення кое і ієнтів ін тенсивності напру ень в зоні термічного впливу з використанням методу скінченни елементів редставлені мо ливості різни програмни за со ів одо моделювання про есу зварювання та визначення полів напру ень тру ни зразків з де ектами аведені результати розподілу та видкостей підростання де екту в зале ності від відстані трі ини до кіль евого зварного ва Аналітично показано о у випадку припу ення однорідності ме анічни властивостей основного металу зони зварного ва і зони термічного впли ву осьові де екти в зоні зварни з єднань тру о проводів та посудин тиску є іль не езпечними ні трі ини в довільній точ і тру и осо ливо при иклічни вида наванта ень Список літератури 1. Визначення залишкової міц- ності магістральних трубопроводів з дефектами. 2. Stephens Ali atemi Stephens uchs ( ) Metal fatigue in engineering (2-nd edition) e ork John Wiley Sons А ( ) Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок осква нергоатомиздат 4. ( ) Abaqus Scripting Reference Manual SA Provi dence 5. но ( ) Розрахунок зварних з’єднань з вико- ристанням програмного комплексу Abaqus: методичні вказівки и в « » Suryanarayana ( ) Experimental techniques in material and mechanics oca athon SA Taylor rancis roup ис озподіл трі ини від зали кови напру ень ис озподіл максимального по осі тру и в околі зварного ва (див с ему) 1 зварювання ро очий тиск 2 зварювання ис озподіл видкості росту трі ини в зале ності від розта ування в околі зварного ва ПРОИЗВОДСТВЕНН РАЗДЕЛ 6 6 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА R ef erences 1. ST etermination o residual strength o main pipelines ith de ects in krainian 2. Stephens Ali atemi Stephens uchs ( ) Metal fatigue in engineering nd ed e ork John Wiley Sons P AE ( ) Codes of design on strength of equipment and pipelines of nuclear power plants osco Energoatomi dat in ussian 4. ( ) Abaqus Scripting Reference Manual SA Provi dence 5. akhno ( ) Calculation of welded joints using program complex Aba us uidelines yiv T P in krainian Suryanarayana ( ) Experimental techniques in mate- rial and mechanics oca athon SA Taylor rancis roup иричок ороп им атона А краин г иев ул азимира алевича E mail torop paton kiev ua Ж А А Ж А А А А А ассмотрена про лема о енки ко и иентов интенсивнос ти напря ений в о ласти зон остаточн сварочн напря ений редло ено совместное применение программн комплексов Ansys Workbench и Aba us AE и компилятора Python для точного определения параметров тре иностойко сти тру опроводов и сосудов давления а примере тру ного о раз а проведено моделирование про есса сварки и последую его раскр тия полу ллиптической тре ин в зоне остаточн напря ений роведен анализ возмо ного подрастания де екта от действия иклически нагрузок в о ласти сварного ва и в явлен наи олее опасн е зон по располо ению осев тре ин и лиогр рис Ключевые слова ко и иент интенсивности напря ений метод конечн лементов остаточн е напря ения тре и на скрипт сварной ов yrychok Torop E Paton Electric Welding nstitute o the AS o kraine a imir alevich Str iev kraine E mail o ce paton kiev ua E EE APP A T ETE AT ST ESS TE S T A T A PA A ETE S WT A A A E E T A WE P PE E The problem o evaluation o stress intensity actors in the one o residual elding stresses as considered The joint application o the so t are packages Ansys Workbench and Aba us AE and the compiler Python or accurate determination o parameters o crack resistance o pipelines and pressure vessels as proposed n the e ample o the pipe specimen the simulation o elding process and subse uent opening o semi elliptic crack in the one o residual stresses as carried out The analysis o the possible increment o de ect rom the action o cyclic loads in the eld region as per ormed and the most dangerous ones ere ound according to the location o a ial cracks e ig Key words stress intensity actor nite elements method residual stresses crack script eld адій ла до редак і THE HELLENIC SOCIETY OF NDT (HSNT) National Non Profit Society, Member of EFNDT and ICNDT & THE WELDING GREEK INSTITUTE (WGI) National Non Profit Institute, Member of EWF and IIW 1-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО СВАРКЕ И НЕРАЗРУШАЮЩЕМУ КОНТРОЛЮ 2018 1st ICWNDT-2018 октября г. г. А ины Греция Адрес: S T P ographou Athens reece Phone a ( ) Website hsnt gr E mail hsnt hsnt gr W Trape ountos igeni Akrita Ele sina Attikis reece Phone ( ) a ( ) Website gi gr E mail t a eris gi gr

Ähnliche Einträge