局部減薄是彎頭直管常見(jiàn)的缺陷

  局部減薄是彎頭常見(jiàn)的缺陷，但國(guó)內(nèi)外對(duì)此類(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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。