اندازه گیری تجربی و مقایسه زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک در فولاد api x65 با استفاده از نمونه آزمایش ضربه سقوطی

زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به عنوان یک  عامل 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 0/5688 و 0/5651 محاسبه شد. در نهایت با استفاده از این ضرایب مقدار زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک 12/00 و 12/08 درجه تعیین گردید.

experimental measurement of critical crack tip opening angle in api x65 steel using drop weight tear test specimen

the critical crack tip opening angle (ctoac) is considered as a convenient parameter to characterize the crack arrest toughness of natural gas pipeline. load-displacement curve is a comprehensive reflection of geometry, mechanical property and fracture behavior of a loaded specimen, so it would be highly advantageous to deduce (ctoac) from load-displacement curve directly. from force-displacement curves, maximum force of 209kn and 207kn were obtained for experimental and numerical data, respectively. in this article, a combination of load-displacement and deformation of the drop weight tear test specimen was used to calculate the critical crack tip opening angle. for this purpose, the simplified single-specimen test method was used. the (ctoac) is dependent on the slope of the steady-state crack growth region and the plastic rotation factor. firstly, based on the fact that load decreases linearly with the increment of displacement during steady-state crack growth, the slope of the experimental load-displacement curve of api x65 steel in the steady-state crack growth region was obtained as 21.583. secondly, by modeling the drop weight tear test in abaqus software and using two methods of mises stress and neutral axis, the plastic rotation factor was obtained as 0.5688 and 0.5651, respectively. finally, theseparameters were used and the critical crack tip opening angle was determined as 12.00 and 12.08 degrees.