最（zuì）近10年來，為輸送天然氣，開展了在海底鋪設（shè）管（guǎn）道管的深水研（yán）究項（xiàng）目。在天然（rán）氣的（de）遠（yuǎn）距離輸（shū）送中，要求管道在深海下具有抵抗外部水壓的（de）抗壓強度，因此一般使（shǐ）用UOE鋼管。UOE鋼管的製造方法為冷衝（chōng）壓成形法，鋼管強度各向異性。為預測UOE鋼管的抗壓強度和弄清鋼管的壓壞機理（lǐ），新日鐵（tiě）進（jìn）行了鋼管成形－性能評價一體化（huà）的數值解（jiě）析模擬。數值解析模擬（nǐ）由鋼（gāng）管的二維成形模型和反映成形形狀及殘留應力的鋼管三維壓壞模型構成（chéng）。通過實驗，對鋼管的壁厚、圓（yuán）周方向位置中的強度各向異性進行了測定，同時對殘留應力（lì）進（jìn）行了測定，根據鋼管的實際（jì）抗壓強度（dù），對數值（zhí）解析模型的妥當性進行了（le）評價。 1．UOE鋼管的強度各向異性和（hé）殘留應力（lì） 眾所周知，影響鋼管抗壓強度的因素有形狀不（bú）良(鋼管的正圓度和壁厚不均（jun1）)、屈服強度(YS)和殘留應力。圓周方向的壓（yā）縮屈服強度和殘留應力有（yǒu）很大的相互關係。圓棒和圓柱試樣(直（zhí）徑都是6mm)測定的壁厚斷麵的屈服強度分布表明，鋼管外部（bù）圓（yuán）周方向壓縮屈服強度的下降特別明顯。對壁厚（hòu）位置中的S－S曲線比較表（biǎo）明，從壁厚中心開始出（chū）現在（zài）外部因彈性變形的（de）鮑辛格效應而產生的圓形的S－S曲線。根據UOE鋼管和油井用（yòng）無縫鋼（gāng）管的比較可（kě）知，兩種鋼管（guǎn）的殘留應力都趨於內麵壓縮，但（dàn）UOE鋼管殘留應力值小（xiǎo）。 2．數（shù）值解析模擬 在數值解析過程中，使用了（le）綜合（hé）模型對UOE鋼管的成形－抗壓強（qiáng）度進行（háng）了評估。在UOE鋼管的（de）成形模（mó）型(二維平麵變形要素)中，使用了板材的S－S曲線，並將殘留（liú）應（yīng）力應用於壓壞模型(三維固體要素)。由於隻進行數值解析模擬難以精確（què）預測（cè）對從板（bǎn）材到鋼管的S－S曲線變化，因此采用半（bàn）實驗（yàn）的方法（fǎ）(模擬變形試驗)預測S－S曲線。即，把計（jì）算的等效塑性應變滯後作用於從（cóng）板材取樣的圓棒試樣（yàng），然（rán）後對每個壁厚位（wèi）置所得的壓縮S－S曲線進行定義。 3．結果和研究 3．1壓（yā）壞模型的妥當性 預測（cè）精度受模型的要素組合數、壓力增量值、收斂判斷值的支配，如果對這些影響因素進行校正，估計（jì）本模型的預測誤差在5％左右，通過校正（zhèng）誤差，可（kě）以進（jìn）一步提高預測（cè）精度。 在對（duì）給出相（xiàng）同正圓度時（shí）的綜合模型（xíng）和橢圓近似模型的（de）壓壞值進行比較後發現兩者沒有比較大平均差，由此可知，通過將取決於最大外徑和最小內（nèi）徑的正圓度做成（chéng）近似（sì）於橢圓的參數，就可以將局（jú）部（bù）曲率變化的（de）UOE鋼管的外徑分布用模型（xíng）表示。對（duì）用（yòng）橢圓模型預測的壓壞值和（hé）預測UOE鋼（gāng）管抗壓強度的普通公式的計算值進行了比較，發現不同D／t(外徑／壁厚)和正圓度的預測值與普通公式預測值相同，由（yóu）此推定采用成形－壓（yā）壞綜合模型也能獲得相同（tóng）的結果。因此，可以說綜合模型能（néng）解析壓壞機理（lǐ），可以應用於成形條件對抗壓強度影響的量化（huà）。 3．2UOE鋼管的壓壞機（jī）理 調查了采用圓棒試樣模擬UOE鋼管生（shēng）產過程中預測的等效塑性應變滯後時的應（yīng）力－應變關係，並對預測（cè）的S－S曲（qǔ）線和模擬曲線進行（háng）了比較，結果可（kě）知預測的S－S曲線與實際鋼管的S－S曲線較一致，即使是受到不同應變滯後作用的壁厚斷麵，其YS也與實測值相同。在此次成形條件下的應變滯後中壁厚外部YS的下降受U衝壓時的拉伸應變負荷所支配。另外，在鋼管內側幾乎看不到因（yīn）彈性變形的鮑格辛效（xiào）應而產（chǎn）生的壓縮YS下降。采用以上（shàng）提出的模擬應變（biàn）試驗，能更加精確預測實際鋼管圓周方向的強度。 4．結束語 根據UOE鋼管（guǎn）的強度分布、強度各向異性（xìng）和殘留應力實測值，通過數值解析，求出了這（zhè）些因素對鋼管外部壓（yā）壞（huài）特性的影響。結（jié）果明確了（le）UOE鋼管特（tè）有的現象，即由於圓周方向壓縮YS的下降，因此抗壓強度比均質（zhì）材低，壓壞的起點和殘留應力的效果與均（jun1）質材不同等（děng）。另外（wài），還提出了（le）用（yòng）板材（cái）進行鋼管成形時（shí）預測（cè）機械特性能變化的有效方法（fǎ）