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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)外對此類缺陷的研究主要針對直管,對彎頭局部減薄的研究少有文獻報道。本文通過詳細的有限元計算和理論分析,研究了在內(nèi)壓和彎矩作用下局部減薄對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彎頭極限載荷的加強作用,并進行了部分實驗驗證,得到了以下研究成果:用有限元方法對內(nèi)壓作用下局部減薄彎頭的極限載荷進行了系統(tǒng)地分析和計算,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算方法評定彎頭,則會得出不或過于保守的結(jié)果;同時減薄寬度對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算公式,公式計算結(jié)果與有限元計算和實驗結(jié)果都相當(dāng)吻合并偏,計算公式可以實際應(yīng)用于局部減薄彎頭的評定,補充了該項研究的空白。
根據(jù)金屬在塑性變形時體積不變、推制成形時壁厚不變(現(xiàn)實微減薄)、彎頭外弧長度與管坯長度相等的特點,推導(dǎo)出推制管坯外徑公式:式中Dp—管坯外徑;R—彎頭曲率半徑;δ—彎頭壁厚;D—彎頭截面直徑。
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(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、對焊彎頭等。
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