Usage of Isotropic Hardening Model Enhanced by Power Law in Simulation of Pipe Material
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Analysis of in-service pressure vessels, pressurized components, and buried pipelines made from carbon steels with high tensile properties and a narrow range between their ultimate stress and yield stress are subject to crack-like flaws. Analysis of these structures requires consideration of various mechanical loads and environmental factors such as temperature, internal pressure, soil pressure, and ground movement. These structures often are subject to design features that can generate or enlarge stress concentrations or deformation over time, potentially resulting in failure. Current standards and assessment procedures offer methodologies for evaluating structural integrity and addressing flaws. The finite element method (FEM) is a powerful tool used for analyzing these structures, but its capability to predict fracture onset, especially in ductile and brittle materials, remains limited. To overcome these limitations, the extended finite element method (XFEM) has been developed, allowing for more accurate modelling of crack propagation and interaction with the surrounding material. However, widespread adoption is hindered by challenges in obtaining experimentally verified material properties tailored for XFEM analysis. This study aims to enhance traditional plasticity models and employ XFEM coupled with the cohesive zone model (CZM) to accurately simulate fracture criteria, providing a promising approach for evaluating flaw behaviour in pipeline steel specimens with different geometric configurations. Force-displacement data were obtained from previous experimental and numerical investigations of pipeline materials using X65 material with round and flat specimens. We integrated various specimen geometries into the Abaqus program with dimensions identical to the published data. Symmetry was utilized whenever appropriate to reduce computational time. Our results indicate that the isotropic hardening model can replicate the force-displacement behaviour of a variety of specimens with various groove radii, up to a particular strain limit, which is dependent on the specimen geometry and stress state. Beyond this limit, the simulations deviate from experimental observations. However, by enhancing the material data through the power law, a higher limit can be obtained. Furthermore, we demonstrate that through the established plasticity platform and by using XFEM-CZM, the necking section can be modelled correctly without the need for damage mechanics models, providing a verification base for the XFEM-CZM methodology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».