含缺陷不锈钢弯管的弹性性能分析
来源:至德钢业 日期:2022-10-05 09:35:31 人气:684
工业生产中很多管道输送网络都要求能承受高温、高压,当不锈钢弯管管道内的流体转弯时,会对弯管凸边形成较大冲击,在弯管凹边一侧反而形成减压区,这就造成弯管受力大的地方薄弱、受力小的部位反而变厚的不合理现象。正是存在这一工艺缺陷,使长期工作在疲劳荷载作用下的弯管疲劳开裂的可能性比直管更大,从而为爆炸、火灾等灾难性后果的发生埋下了隐患。鉴于弯管在管路元件中扮演重要角色,其完整性与否直接和生产的顺利进行与人民生命财产的安全相挂钩。
由第2章和第3章知道不锈钢材质厚壁弯管的内侧内壁点在内压作用下 Mises应力最大,为整个构件的最危险点。本章拟选用工程中常见的90°厚壁弯管,并假定不锈钢装饰管吗弯管的45°内壁内侧点含有半椭圆表面裂纹缺陷进行有限元弹性分析,在内压和弯矩两种不同荷载的作用下,计算出不同径比(R./Ri)、形状比(c/a)、深度比(clt)、内压(Pi)、弯矩(M.)、弯曲半径与不锈钢圆管弯管直径比(K)以及裂纹位置角度(φ)下的I型应力强度因子K1值,并找出这些参数对K1的影响规律。
本章主要对含半椭圆表面裂纹的铝合金厚壁弯管进行了有限元分析。首先给出了304不锈钢弯管的几何模型及相关计算参数;详细介绍了含半椭圆裂纹弯管的有限元建模流程,荷载及边界条件的选取;对仅承受内压作用的厚壁弯管进行了弹性有限元分析,通过光滑弯管和含半椭圆裂纹弯管的 Mises 应力图对比,阐述了含裂纹弯管的应力分布特点。之后,针对影响因素R./Ri、clt、cla、K、φ、P;和Mo,分五组计算了I型应力强度因子,分析和总结了K1随影响因素的变化情况;对仅承受弯矩作用的304不绣钢厚壁弯管进行了弹性有限元分析,计算了K1值并研究了变化规律。