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2026 article

XFEM Model for Characterizing Fracture Toughness of X52 Pipe Steels

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4Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : ca, Égypte. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract The extended finite element method (XFEM) has recently emerged as a highly effective tool for analyzing crack propagation in complex structures, but its use in pipeline fracture studies, particularly with cohesive zone models (CZMs), is still developing. Current XFEM fracture criteria are not calibrated for pipeline steels, relying on fixed fracture stress or strain to initiate crack propagation. While the stress-based criterion works for brittle fractures, it fails for ductile ones, either accelerating cracks or preventing them altogether. The strain-based criterion better predicts both fracture types, but its numerical accuracy remains inadequate, highlighting a need for further research. This numerical study explores the use of XFEM to predict crack propagation in standard fracture specimens of single edge notch bending (SENB) made of X52 pipe steels. First, an XFEM-based cohesive zone model was developed to simulate the specimens. The maximum principal strain (MAXPE) and fracture energy (Gc) were selected as key damage parameters to characterize the fracture process, controlling crack initiation and resistance to crack propagation, respectively. These damage parameters were adjusted until the model closely matched experimental results (load–crack tip opening displacement (CTOD)) for different initial notch sizes in SENB specimens. Subsequently, experimental results for CTOD–R and the strain distribution around the crack tip, both at crack initiation and during unstable crack propagation, were compared with the numerical model's predictions to validate the chosen XFEM input damage parameters. The research confirms the effectiveness of XFEM in predicting fracture characteristics (i.e., CTOD and crack growth length), particularly when using the XFEM parameters MAXPE and Gc.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
XFEM Model for Characterizing Fracture Toughness of X52 Pipe Steels
Date Crossref
16/04/2026
Éditeur
ASME International
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • University of Alberta pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Cairo University Cairo University, Égypte (code pays fourni par la source)
    Université ou école supérieure
  • Alberta Environment and Protected Areas pays non établi dans la notice
    Organisme public
  • Enbridge Inc. (Canada) pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • Enbridge Liquids Pipelines pays non établi dans la notice
    Institution

University of Alberta, Cairo University (Cairo University, Égypte) et Alberta Environment and Protected Areas, avec 2 autres affiliations. Pays d’affiliation : Égypte.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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