关于等径通的应力与强度有限元分析2023/2/20 12:14:11

会呼吸的痛

由两圆柱壳体正交相贯构成的T型通在工程上得到广泛地应用，如电站汽水管道、核反应堆及石油化工管道中都大量装有T型通。然而，T型通的应力有限元分析在力学上却是个很复杂的问题，尤其对于支管与母管直径比大于13的通，由于数学上的困难，至今尚未得到令人满意的理论分析解。有限元分析的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

通在工作过程中主要承受内压载荷。以弹性基础梁作为物理模型而得到的通减弱系数尹与通绝对几何尺寸有关，它与几何相似原理相矛盾。本文在全面开展通强度试验研究前，首先对个绝对尺寸不同的几何相似试件在内压作用下的强度特性进行了试验研究。证了通在内压作用下的强度特性符合几何相似原理。在此基础上，本文对六个在内压作用下的不同壁厚与结构的等径通作了弹塑性试验研究。


由于管系自重、温度变化、装配偏差等原因，通管端还将受到各种不同形式的外载。对母管两端固定、支管受外载的通作了试验研究。JC等人对母管一端固定、悬臂受外载的通也作了试验研究及有限元分析。在1980年对母管两端固定、支管受外载的厚壁通作了试验研究。本文采用悬臂加载方式得到了加强及有焊缝加强等径通在五种基本形式外载作用下的应力分布规律。


在试验研究的基础上，本文对加强通进行了有限元数值解计算。计算得到的通应力分布与试验结果有良好的一致性，并且得到各种工况下应力集中系数与R的关系曲线。


为讨论方便，对通建立坐标系，其中(纵向平面)及(横向平面)为通两重要的对称平面。


为试验研究准备了六个等径通试件。试件材料为低碳钢。试件几何特征值召分为107，120，150种。结构型式分为加强(理想化)及有焊缝加强两种。支母管内外壁分别经仔细车削后正交焊接。相贯线焊缝依样板磨至设计要求尺寸后作退火热处理。所有焊缝经X光线检查。支母管直径及壁厚均相同。


试验以通的纵向平面(=0)，横向平面(=90)及支母管相贯线为主要研究对象。内外壁表面都布置测点(尽可能一一对应)，沿相贯线两侧支母管壁上，角每隔225。各布置一个测点。为校核测试精度，在四个象限内对称布置了测点。试件C对称平面上的测点布置。全试件上共122朵片直角应变花(内壁63朵，外壁59朵)。应变片丝栅标距为25。其它五个试件的测点布置与试件C类同。


(1)外载作用在通每一管端上的外载可分解为个互相垂直方向的力和力偶，所以共有十八个外力素。考虑到平面上的剪力对相贯区应力分布影响很小，故可归结为五种基本外载型式，即面内弯矩、面外弯矩M、扭矩M、母管轴向推力，及支管轴向推力。


(2)在A，B，C，D四个试件别进行了上述五种基本外载下弹性应力测量试验。由试验时所施加的比较大载荷计算得到的义应力值。


(3)试验数据为校核载荷与应变的线性关系，记录加载过程中不同载荷等级下相应的应变值。取次重复加载记得应变值的平均值为原始应变数据。


测量数据结果表明，次加载得到应变值的重复性、载荷与应变的线性关系都是很好的。各种载荷下应有的对称性令人满意。因此可以认为试验数据是可靠的。


(4)结果与分析试件A受面内弯矩作用时内外壁应力分布曲线及典型的内力衰减曲线。纵坐标为应力指数，横坐标为50为测应力。其它试件的应力分布曲线由于篇幅限制不再列出。


定义比较大相当应力系数MSF为所有测点中按第强度理论计算得到的相当应力之比较大值与义应力值之比。