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行业动态

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内压作用下异径管的极限载荷分析
发布人:管理员 发布日期:2019-8-29 9:38:05 

1.内压作用下同心异径管的极限载荷分析

    1) 同心异径管的应力分布 内压作用下大端高强度直管 ( σf= 2000MPa,以下同)的同心异径管典型的应力分布如图5.6 和图5.7 所示。应力分布均匀,表现与解析解一致。

内压作用下T1.0m1 模型(大端高强度直管)的环向应力分布内压作用下T1.0m1 模型(大端高强度直管)的轴向应力分布

    2) 同心异径管的变形特征及结果分析 内压作用下同心异径管典型的变形位移分布如图5.8 所示。结论:(1) 无论是大端高强度直管,还是两端直管与异径管等强度,大端处的应力较大,与解析解一致;(2) 大端处变形后与直管圆滑过渡,固定大端时计算结果显示小端具有被拉向大端的趋势,如果工程管道中该趋势受到限制,变形及应力将有差异;(3) 小端处的径向位移较与其相连的直管稍小,因为同心异径管轴向面积压力差弯矩作用产生大端相对张开小端相对收缩的现象,这种表现类似大端直管的固定端,图5.7 显示弯矩引起该处内壁面存在局部轴向压应力,是同心异径管变形的重要特征。

 内压作用下T1.0m1 模型(大端高强度直管)极限状态时的径向位移

2.内压作用下偏心异径管的极限载荷分析

    1) 偏心异径管的应力分布 内压作用下偏心异径管典型的应力分布如图5.9 至图5.11所示。(1) 大端内壁处及大端直管内壁均存在较大的应力。(2) 偏心侧大端内表面和偏心侧中部外表面的环向应力较大,偏心侧外表面的环向应力较内表面的环向应力大。(3) 偏心侧大端内表面的轴向应力也是最大,与解析解一致。

 内压作用下P1.0m2 模型(大端高强度直管)的环向应力分布内压作用下P1.0m2 模型(大端高强度直管)的轴向应力分布内压作用下P1.0m2 模型(大端高强度直管)的Mises 当量应力分布

    偏心侧中部外表面的环向应力较大,这是因为,一方面从轴向结构看,大端的高屈服强度直管和小端直管的耐压能力相对较强使偏心侧结构类似于承受均布载荷的“固支梁”,梁中间挠度最大;另一方面从环向结构看,偏心异径管模型构造方法的简化,使该处壁厚相对减薄了19.6%,偏心侧中部外表面的环向应力含有不容忽视的弯曲应力。

     2) 偏心异径管的变形特征及结果分析 内压作用下偏心异径管典型的变形位移分布如图5.12 所示。(1) 偏心处的变形最大;(2) 小端直管在弯矩的作用下偏离原来的轴线且发生轴向位移。对于工程实际中的管件,管线对偏心异径管偏离轴线的协调结果将使偏心弯矩及其引起的应力重新分布。

 内压作用下P1.0m2 模型(大端高强度直管)极限状态时的局部径向位移

3.内压作用下异径弯管的极限载荷分析

    1) 异径弯管的应力分布 内压作用下异径弯管典型的应力分布如图5.13 至图5.15所示。(1) 大端面处内拱内壁处环向应力最大,与解析解一致;(2) 靠近大端一段内拱外壁处经向应力最大,与解析解一致。

 内压作用下W1.0m2 模型(大端高强度直管)的环向应力分布内压作用下W1.0m2 模型(大端高强度直管)的(经)轴向应力分布内压作用下W1.0m2 模型(大端高强度直管)的Mises 当量应力分布

    2) 异径弯管的变形特征及结果分析 内压作用下异径弯管典型的应变如图 5.16:(1)最大应变处于中性线内壁,与解析解及工程失效的表现一致。(2) 小端直管在面积压力差的作用下偏离原来的轴线并产生轴向位移。对于工程实际管件,管线对偏离轴线的协调结果将使偏心弯矩及其引起的应力重新分布。

内压作用下W1.0m2 模型(大端高强度直管)极限状态时的等效总应变

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