【正文】 ............................................................ 11 不考慮交互作用的單指標(biāo)正交實(shí)驗(yàn) ...........................................................12 正交實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析 ................................................................................13 第 三章 含減薄缺陷彎管的有限元模型的建立 ............................................15 前言 ..................................................................................................................15 有限元分析軟件 .................................................................................................16 使用 ABAQUS 建立含缺陷彎管模型 ....................................................................17 創(chuàng)建部件 ...................................................................................................17 定義材料 ..................................................................................................19 創(chuàng)建分析步 ..............................................................................................20 加載載荷及邊界條件 ................................................................................20 劃分網(wǎng)格 ..................................................................................................21 作業(yè) .........................................................................................................23 本章小結(jié) ...........................................................................................................23 第 四章 含局部減薄彎管極限載荷的數(shù)值分析 .........................................24 引言 ..................................................................................................................24 研究方案 ...........................................................................................................24 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 V 極限載荷的確定 .................................................................................................25 極限載荷的有限元分析 ......................................................................................26 內(nèi)壓作用下局部減薄 彎管計(jì)算結(jié)果分析 ....................................................26 面內(nèi)閉合彎矩作用下局部減薄彎管計(jì)算結(jié)果分析 ......................................28 扭矩 作用下局部減薄彎管計(jì)算結(jié)果分析 ....................................................29 本章小結(jié) ...........................................................................................................32 第 五章 彎管安全評(píng)定方法 .................................................................................34 引言 ..................................................................................................................34 管道局部減薄缺陷評(píng)定方法 ................................................................................34 美國(guó) ASME B31G 標(biāo)準(zhǔn) ..............................................................................34 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》的評(píng)定方法 .............................35 局部減薄彎管的安全評(píng)定方法 .............................................................................37 含局部減薄彎管的極限內(nèi)壓 .......................................................................37 含局部減薄彎管 的極限彎矩 .......................................................................38 本章小結(jié) ...........................................................................................................38 第 六章 結(jié)論及展望 ...............................................................................................39 結(jié)論 ..................................................................................................................39 展望 ..................................................................................................................39 參 考文獻(xiàn) ....................................................................................................................41 致 謝 .............................................................................................................................44 第一章 緒論 1 第一章 緒論 引言 壓力管道在石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域擔(dān)負(fù)著輸送易燃、易爆、高溫、腐蝕、有毒等介質(zhì)的重要任務(wù)，它是油氣儲(chǔ)運(yùn)裝置中不可缺少的重要組成部分。彎管是用于管線改向的常用管道部件，與直管相比，往往存在壁厚不均勻及截面橢圓化等缺陷，而且彎管不僅 承受內(nèi)壓載荷，還承受軸向力、彎矩及扭矩等多種載荷的作用，這些均增加了彎管發(fā)生塑性破壞的機(jī)會(huì)，使其成為管道中的薄弱環(huán)節(jié)。在眾多的管道事故中，有相當(dāng)多的事故是由彎管引起的。 為了充分發(fā)揮管道的承載能力，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)理論允許管道發(fā)生局部的塑性變形，因此塑性極限載荷的研究計(jì)算對(duì)于壓力管道的設(shè)計(jì)和安全評(píng)估具有重要的參考價(jià)值。 國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了含缺陷管件（彎管、三通）的數(shù)值與試驗(yàn)研究，但與直管相比，為數(shù)甚少，尚未得到成熟的評(píng)定方法，同時(shí)對(duì)含缺陷彎管的研究，也主要針對(duì)帶有裂紋的彎管。我國(guó)的生產(chǎn)實(shí)際表明，由于彎管的失效而產(chǎn)生的 事故也為數(shù)不少，尤其是彎管管壁易產(chǎn)生沖蝕減薄。因此開(kāi)展對(duì)含局部減薄彎管的研究是一急需解決而重要的課題。 國(guó)內(nèi)外研究的概況 直管極限載荷的研究概況 數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究是管道極限載荷研究的主要手段。局部減薄（凹坑）和裂紋缺陷是管道存在的主要缺陷形式。鄭逸翔進(jìn)行了有限元分析和試驗(yàn)分析，對(duì)承受內(nèi)壓、彎矩及內(nèi)壓和彎矩組合作用下局部減薄管道的極限載荷進(jìn)行了研究。較為全面地考察了各種因素對(duì)局部減薄管道極限載荷的影響，得到了含局部減薄管道在內(nèi)壓和彎矩同時(shí)作用下的極限載荷曲線，并給出了確定內(nèi)壓與彎矩組合作用下 局部減薄管道的允許工作載荷的方法。韓良浩研究了各種載荷作用下局部減薄管道的極限載荷，考察了多個(gè)局部減薄之間的干涉，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)內(nèi)壓作用下含局部減薄管道的極限載荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)局部減薄管道的失效模式進(jìn)行了識(shí)別。署恒木、李鳴、胡兆吉等人分析了周向裂紋管在各種載荷下的塑性極限載荷，并得到了理論公式。郭茶秀較全面地分析了拉、彎、扭、內(nèi)壓載荷下面型缺陷直管的極限載荷，擴(kuò)展了 NSC 準(zhǔn)則的應(yīng)用范圍，完善了裂紋管的塑性極南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 限載荷解。 彎管極限載荷的研究概況 無(wú)缺陷彎管極限載荷的研究概況 （ 1）內(nèi)壓作用下彎管極限載荷的研究概況 Goodall在彎管膜應(yīng)力解的基礎(chǔ)上得出無(wú)缺陷彎管極限壓力的下限計(jì)算式 ： )2/(1 /1Pr Rr Rrtf ???? (11) (式中： R — 彎 曲曲率半徑， t — 壁厚， r — 半徑）。 此式為采用 Tresca 屈服準(zhǔn)則和極限交互作用屈服準(zhǔn)則在彎曲系數(shù) 0Rt2 ?? r?時(shí)的漸進(jìn)解。對(duì)確定的 λ，此解為雙屈服面的下限，其精度為 O(λ/ 4)。此解并無(wú)試驗(yàn)驗(yàn)證，只適用于較低的 λ。 郭茶秀在膜應(yīng)力解的基礎(chǔ)上采用 VonMises 屈服準(zhǔn)則 ,得出彎管的極限壓 力： 2/12 1222P ????????? ?????????? ??? rR rRrR rRrto f? (12) （ 2）平面彎矩 的作用下彎管極限載荷的研究概況 平面內(nèi)彎矩是指彎管所受到的彎矩與其中心線完全處于一個(gè)平面內(nèi)。受平面內(nèi)彎矩作用的彎管，橫截面極易發(fā)生橢圓化變形，從而產(chǎn)生周向彎曲應(yīng)