高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

张东1，刘啸奔1，孔天威1，杨悦1，武学健1，吴锴2，张宏1 （1.中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心；2.合肥通用机械研究院有限公司）

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。

关键词: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