ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПЫТАНИЯ ПАДАЮЩИМ ГРУЗОМ ВЯЗКОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ ПРИ ТРЕХТОЧЕЧНОМ ИЗГИБЕ

А.И. Абакумов Abakumov; И.И. Сафронов Safronov; А.С. Смирнов Smirnov; А.Б. Арабей Arabey; А.Г. Глебов Glebov; Т.С. Есиев Esiev; Б.А. Сарычев Sarychev

doi:10.32326/1814-9146-2020-82-4-493-506

А.И. Абакумов Abakumov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
И.И. Сафронов Safronov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
А.С. Смирнов Smirnov Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
А.Б. Арабей Arabey ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, Российская Федерация
А.Г. Глебов Glebov Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Российская Федерация
Т.С. Есиев Esiev ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, Российская Федерация
Б.А. Сарычев Sarychev ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2020-82-4-493-506

Ключевые слова: метод испытания на ударный изгиб (ИПГ, DWTT), пластическое деформирование и вязкое разрушение образца, численное моделирование, сравнение расчета с экспериментом

Аннотация

Исследуются процессы, реализуемые при стандартном испытании падающим грузом образца металла магистральных трубопроводов. Испытания являются приемочными испытаниями металла труб, которые должны обеспечивать высокую сопротивляемость трубопроводов протяженному разрушению. Проведено численное моделирование испытания падающим грузом полнотолщинного образца стали класса прочности К65 с использованием параллельной конечно-элементной компьютерной программы ДАНКО разработки РФЯЦ–ВНИИЭФ. Подробное описание формирования излома разрушения образца потребовало достаточно мелкой расчетной сетки и суперЭВМ.

Для проведения численного моделирования процесса использовались константы диаграммы деформирования, полученные на основе статических и динамических испытаний на растяжение образцов при комнатной температуре. Для описания деформирования и разрушения металла применялась модифицированная модель макровязкого разрушения сталей Гурсона – Твергаарда – Нидельмана. Модификация позволяет описывать прямые и косые срезы, а также их комбинацию при вязком разрушении маломерных объектов (стержней, пластин, оболочек).

Представлены рассчитанные зависимости перемещения вершины трещины от перемещения груза и усилия сопротивления образца от перемещения вершины трещины. Получено удовлетворительное согласие расчетов с результатами испытаний по силовой характеристике «сила–перемещение», деформированным профилям и макрогеометрии изломов образца после испытания. Результаты расчетов раскрывают механику подготовки, страгивания и распространения трещины в образце, дают распределение энергии пластического деформирования в процессе динамического разрушения.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке требований и условий применения «инструментированного» испытания падающим грузом, а также для численного моделирования протяженного разрушения в магистральном трубопроводе.