اندازه گیری تجربی و مقایسه زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک در فولاد API X65 با استفاده از نمونه آزمایش ضربه سقوطی

Abstract

زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به عنوان یک پارامتر مناسب برای ارزیابی چقرمگی خطوط لوله گاز انتقال طبیعی به منظور توقف ترک در نظر گرفته می‌شود. منحنی نیرو-جابجایی بازتابی جامع از هندسه، خواص مکانیکی و رفتار شکست یک نمونه بارگذاری شده است، بنابراین نتیجه‌گیری مستقیم زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک از این منحنی بسیار سودمند خواهد بود. با ترسیم منحنی‌های نیرو-جابجایی مقدار حداکثر نیرو برای داده‌های آزمایشگاهی 209 کیلونیوتن و از طریق مدل‌سازی کامپیوتری 207 کیلونیوتن به دست آمد. در این مقاله به منظور ترکیب نیرو، جابجایی و تغییر شکل نمونه آزمایش ضربه سقوطی و سپس محاسبه زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک، از روش تک نمونه‌ای ساده شده استفاده شده است. زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به شیب ناحیه رشد ترک پایدار و ضریب دوران پلاستیک وابسته است. در مرحله اول، بر اساس این واقعیت که با افزایش جابجایی در طول رشد ترک در حالت پایدار، نیرو به صورت خطی کاهش می‌یابد، شیب منحنی نیرو-جابجایی آزمایشگاهی فولاد API X65 در ناحیه رشد ترک پایدار 583/21 به دست آمد. در مرحله دوم، با مدل‌سازی آزمایش ضربه سقوطی در نرم‌افزار آباکوس و استفاده از دو روش تنش میزز و تار خنثی، ضریب دوران پلاستیک به ترتیب برابر 5688/0 و 5651/0 محاسبه شد. در نهایت با استفاده از این ضرایب مقدار زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک 00/12 و 08/12 درجه تعیین گردید.