内压作用下含内表面环向裂纹弯管的应力强度因子和极限载荷.pdf

文档介绍：36 化工装备技术第 32 卷第 2 期 2011 年 4 月
理论研究
内压作用下含内表面环向裂纹弯管的
应力强度因子和极限载荷
彭俊* 李惠荣
大连理工大学化工机械学院
( )
摘要应用大型有限元软件 ANSYS 对在内压作用下含内拱内表面环向裂纹弯管的应力强
度因子和极限载荷进行研究。计算出不同尺寸弯管的应力强度因子和极限载荷并加以分析,
其结果可供工程安全评定使用。
关键词弯管有限元分析应力强度因子极限载荷裂纹
中图分类号 TQ 050. 1
The Ultimate Load and Stress Intensity Factor of Circumferential
Annular Cracks in Bend Pipe under Internal Pressure
Peng Jun Li Huirong
Abstract: It investigated the ultimate load and stress intensity factor of circumferential annular cracks in bend
pipe under internal pressure by the finite element program ANSYS. The stress intensity factor and ultimate load with the
different sizes of bend pipe have been calculated and analyzed. The result can be used in the engineering safety assess-
ment.
Key words: Bend pipe; Finite element analysis; Stress intensity factor; Ultimate load; Crack
弯管在管道系统中起着重要作用它能够通过过弯管轴线和内外拱线的纵向截面将弯管剖分为
,
弹性变形吸收系统中因热膨胀等因素产生的力和弯二取其结构作为计算模型材料为钢
, 1/ 2 。 20 ,
矩因此弯管的受力情况复杂容易产生缺陷弹性模量泊松比弯曲半
[1], , , E=×105 MPa, μ=,
对其进行断裂评定十分必要应力强度因子和径外径与弯头相连的直
。 KI R=525 mm , D=400 mm。
极限载荷是断裂评定的关键参量本文应用大型有管长度取为三倍的弯头直径此时直管
。( L = 3 Do) ,
限元软件建立含内拱内表面环向裂纹的对弯头的塑性极限载荷影响已基本趋于稳定管壁
ANSYS, 。
光滑弯管模型计算其在内压作用下的应力强度因厚度分别取裂纹长度
, δ 16、 20、 25、 30、 40 mm,
子和极限载荷并加以分析以满足工程实际断通过表示分别取为
KI , θ/ π, θ/ π 、 、 、
裂分析的需要和裂纹深度以表示分别取为
。 , a/δ, 、 、
和
计算模型的建立 、 、 、 、 、 0