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鉴于三通是管道系统中的重要元件,它的合理设计与完整评估是保证管道系统安全运行必不可少的重要条件。由于制造工艺、腐及机械损伤等多种原因影响,使点缺陷普遍存在于管道系统中,往往成为管系中的应力集中部位,是管网的薄弱环节。对于缺陷的研究目前主要局限在单一的固定位置的点缺陷,对于不同位置的点缺陷研究较少,而双点缺陷及其完整管道的研究尚未涉及。本论文通过数值计算、理论分析的手段开展考虑包含位置参数在内的含双点缺陷焊制三通管的塑性极限载荷研究,主要研究内容和结论如下:
1、本文在理论分析的基础上,确定含点缺陷三通的有限元计算模型,采用VC和ANSYS的参数化设计语言APDL开发了三通有限元分析专用程序,通过该程序可以建立无缺陷、单个缺陷以及两个缺陷的三通参数化有限元模型,内压载荷的施加并启动ANSYS进行求解。这个程序简化了三通有限元分析繁琐的重复步骤,提高了效率。
2、分析了相贯线主支管双点缺陷三通,根据分析结果讨论了主支管应力应变的分布,通过计算得到三通有限元载荷解,建立数据库,并拟合出了相贯线处轴向位置主支管双点缺陷三通极限载荷工程估算式。
3、研究了包含轴向位置参数在内的肩部双点缺陷三通,着重考虑轴向位置参数与缺陷几何参数的变化对三通塑性极限载荷的影响,并根据计算的数据建立数据库,根据求解结果拟合出肩部双点缺陷三通极限载荷工程估算式。
4、在前面工作的基础上,研究含肩部缺陷和相贯线主管缺陷三通塑性极限载荷,主要考虑轴向位置、周向位置以及缺陷几何参数变化的影响因素,并拟合通用双点缺陷三通塑性极限的内压工程估算式。