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滄州恒誠管道有限公司
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| 304不銹鋼異徑管廠家 |
彎管又稱為彎頭，在實(shí)際工程應(yīng)用中，彎頭按照與直管的連接方式有以下幾種類型:45°彎頭、90°彎頭、180°彎頭。在國標(biāo)GB / T12459-2005中又將90°彎頭分為短半徑彎頭、長半徑彎頭、長半徑異徑。本文討論的是90°彎頭中的長平徑異徑彎頭，其代號為90E（L）R 。
2計(jì)算模型
對90E(L)R-50x40 I -Sch40異徑彎頭進(jìn)行有限元分析計(jì)算，其大、小端外徑分別為60.3 mm,48.3 mm，大、小端壁厚分別為3.91 mm, 3.68 mm。由于對稱性，現(xiàn)取一半結(jié)構(gòu)作為研究對象，并對其劃分有限元網(wǎng)格。本文采用20節(jié)點(diǎn)六面體單元，共劃分8700個(gè)單元，40 754個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)格如圖2所示。材料為16Mn鋼，彈性模量E=200 GPa, Poisson(泊松)比產(chǎn)=0.3。
由于對稱性，在對稱面上施加對稱約束，在大端直管端面施加x方向約束，在小端直管端面施加y方向約束，在縱向?qū)ΨQ面施加:方向約束。本文只考慮內(nèi)壓作用下的異徑彎頭彈性應(yīng)力分析，取內(nèi)壓為10 MPa。
3計(jì)算結(jié)果分析
3.1異徑彎頭應(yīng)力分析
對在10MPa內(nèi)壓作用下異徑彎頭90E(L)R-50x40 I -Sch40進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，其應(yīng)力分布有如下特點(diǎn):1)大端小曲率側(cè)內(nèi)表面存在較大的相當(dāng)應(yīng)力，如圖3所示:2)異徑彎頭內(nèi)表面的環(huán)向應(yīng)力比外表面的環(huán)向應(yīng)力大:3)軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力比環(huán)向應(yīng)力小，特別是徑向應(yīng)力可以不予考慮，環(huán)向應(yīng)力在應(yīng)力分析中占主導(dǎo)地位。由應(yīng)力分布云圖可以看出*大相當(dāng)應(yīng)力為90.85 MPa，危險(xiǎn)點(diǎn)位置為大端小曲率側(cè)內(nèi)表面。
由圖3可知，在10 MPa公稱內(nèi)壓作用下異徑彎頭90E(L)R-50X40 I -Sch40的危險(xiǎn)部位位于內(nèi)表面，為了更好地了解應(yīng)力的變化情況，給出了沿內(nèi)表面AB曲線(見圖4)相當(dāng)應(yīng)力的變化圖，如圖5所示。
經(jīng)過對常用規(guī)格的異徑彎頭的有限元分析可知:
1)異徑彎頭的危險(xiǎn)點(diǎn)出現(xiàn)在小曲率半徑側(cè)內(nèi)壁靠近大端端面的部位;
2)異徑彎頭內(nèi)壁的兩條路徑上的應(yīng)力曲線總體趨勢相同，其中小曲率半徑側(cè)路徑上的*大應(yīng)力要比大曲率半徑側(cè)的*大應(yīng)力大;
3)不銹鋼異徑管的3個(gè)應(yīng)力分量中，徑向應(yīng)力*小，環(huán)向應(yīng)力*大，如圖3中的危險(xiǎn)點(diǎn)環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力分別為92.26 MPa. 21.47 MPa、-10.18 MPa。3.2異徑比對異徑彎頭應(yīng)力的影響
不銹鋼異徑管小端和大端直徑的比值稱為異徑比，為了分析異徑彎頭危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力隨異徑比的變化情況，特對不同異徑比的異徑彎頭進(jìn)行了分析計(jì)算，給出了相當(dāng)應(yīng)力隨異徑比的變化曲線，如圖6所示。圖中分別給出了異徑彎頭大端公稱直徑分別為50 mm. 100 mm, 150 mm. 200 mm時(shí)，異徑彎頭危險(xiǎn)點(diǎn)的相當(dāng)應(yīng)力隨異徑比的變化曲線。 |
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