高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

作     者：张东 刘啸奔 孔天威 杨悦 武学健 吴锴 张宏 ZHANG Dong;LIU Xiaoben;KONG Tianwei;YANG Yue;WU Xuejian;WU Kai;ZHANG Hong

作者机构：中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心北京102249 合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第34卷第17期

页      面：2106-2114页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家重点研发计划重点专项(2022YFC3070100) 国家自然科学基金(52004314) 国家管网科学研究与技术开发项目(WZXGL202105) 北京市科协"青年人才托举工程"项目(BYESS2023145) 合肥通用机械研究院有限公司博士科技基金(2022011505) 

主　　题：缺口圆棒拉伸试验 应力应变本构关系 贝叶斯正则化反向传播神经网络 灰狼优化算法 优化反演 

摘      要：高钢级管道环焊缝作为油气管道关键薄弱环节一直受到工程界与科研界的关注,它作为一种典型的焊接结构具有明显的非均质性,这会导致环焊缝材料轴向力学性能无法准确测试,严重影响管道环焊缝安全评价的准确性。基于MATLAB-PYTHON-ABAQUS联合仿真提出了一种高钢级管道焊缝区材料应力应变本构关系优化反演方法。开展了4组不同缺口尺寸的单轴拉伸试验,得到了各试样的载荷位移曲线;利用贝叶斯正则化反向传播(BRBP)神经网络与灰狼优化算法(GWO)得到了焊缝区材料真实应力应变本构关系,并通过试验数据充分验证了本构关系的准确性,结果表明相对误差小于1%。所提出的反演思路同样适用于均质金属材料大应变范围应力应变曲线的测定。该反演方法的提出可为高钢级管道环焊缝安全评价提供准确的应力应变本构关系及强度匹配关系,进一步保障了油气管道的安全运行。