在管路系統(tǒng)中，彎頭是改變管路方向的管件。按角度分,，有45°及90°180°三種最常用的,，另外根據(jù)工程需要還包括60°等其他非正常角度彎頭,。彎頭的材料有鑄鐵,、不銹鋼、合金鋼,、可鍛鑄鐵,、碳鋼、有色金屬及塑料等,。與管子連接的方式有：直接焊接（最常用的方式）法蘭連接,、熱熔連接、電熔連接,、螺紋連接及承插式連接等,。按照生產(chǎn)工藝可分為：焊接彎頭、沖壓彎頭,、推制彎頭,、鑄造彎頭、對(duì)焊彎頭等,。其他名稱：90度彎頭,、直角彎等。
局部減薄彎頭的極限載荷研究
局部減薄是彎頭常見的缺陷,，但國內(nèi)外對(duì)此類缺陷的研究主要針對(duì)直管,，對(duì)彎頭局部減薄的研究少有文獻(xiàn)報(bào)道。本文通過詳細(xì)的有限元計(jì)算和理論分析,，研究了在內(nèi)壓和彎矩作用下局部減薄對(duì)彎頭極限承載能力的影響,，以及內(nèi)壓作用下多局部減薄的相互干涉效應(yīng)和彎矩作用下直管對(duì)彎頭極限載荷的加強(qiáng)作用,，并進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了以下研究成果：
1,、用有限元方法對(duì)內(nèi)壓作用下局部減薄彎頭的極限載荷進(jìn)行了系統(tǒng)地分析和計(jì)算,，得出局部減薄彎頭的極限壓力與局部減薄的直管不同，彎頭的極限壓力不僅取決于局部減薄大小,，還與局部減薄位置和彎曲半徑有關(guān),，如采用局部減薄直管的計(jì)算方法評(píng)定彎頭，則會(huì)得出不安全或過于保守的結(jié)果,；同時(shí)減薄寬度對(duì)極限載荷的影響也不可忽略,。在有限元分析的基礎(chǔ)上給出了局部減薄彎頭極限壓力的計(jì)算公式，公式計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都相當(dāng)吻合并偏安全,，計(jì)算公式可以實(shí)際應(yīng)用于局部減薄彎頭的安全評(píng)定,，補(bǔ)充了該項(xiàng)研究的空白。
2,、通過有限元分析,，研究了在內(nèi)壓下多局部減薄之間的相互干涉效應(yīng)，研究表明多局部減薄的相互影響不僅與間距有關(guān),，還與減薄深度有關(guān)。指出減薄深度較淺時(shí),，軸向局部減薄間距大于2倍壁厚,，雙局部減薄的極限載荷與單個(gè)局部減薄的極限載荷基本相同；當(dāng)減薄深度較深,，軸向局部減薄間距大于4倍壁厚時(shí),，雙局部減薄的極限載荷與單個(gè)局部減薄的極限載荷基本相同，補(bǔ)充了現(xiàn)有研究的不足,。
3,、通過有限元計(jì)算，研究了相連直管對(duì)彎頭極限彎矩的加強(qiáng)作用,，指出與彎頭相連的直管會(huì)使彎頭的極限彎矩增大,，彎曲半徑不同時(shí)，彎頭極限載荷增加量不同,。當(dāng)相連直管長度大于3倍管徑時(shí),，直管對(duì)彎頭的強(qiáng)化作用不再增加。該項(xiàng)研究補(bǔ)充了直管對(duì)彎頭加強(qiáng)作用研究的不足,。
4,、通過有限元分析詳細(xì)研究了局部減薄對(duì)彎頭極限彎矩的影響，得出面內(nèi)彎矩作用下局部減薄彎頭極限彎矩的大小與減薄位置,、減薄尺寸及彎曲半徑有關(guān),。研究表明在彎矩作用下，幾何非線性的影響是顯著的。在內(nèi)壁局部減薄和大變形有限元分析的基礎(chǔ)上,，給出面內(nèi)彎矩作用下局部減薄彎頭極限彎矩的計(jì)算公式,，計(jì)算結(jié)果可以較準(zhǔn)確并偏保守地反映出有限元計(jì)算結(jié)果，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,。該項(xiàng)研究填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白,。
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