【正文】 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 ...........................................................................................................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 彎管計算結果分析 ....................................................26 面內(nèi)閉合彎矩作用下局部減薄彎管計算結果分析 ......................................28 扭矩 作用下局部減薄彎管計算結果分析 ....................................................29 本章小結 ...........................................................................................................32 第 五章 彎管安全評定方法 .................................................................................34 引言 ..................................................................................................................34 管道局部減薄缺陷評定方法 ................................................................................34 美國 ASME B31G 標準 ..............................................................................34 我國標準《在用含缺陷壓力容器安全評定》的評定方法 .............................35 局部減薄彎管的安全評定方法 .............................................................................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 ...........................................................................................................38 第 六章 結論及展望 ...............................................................................................39 結論 ..................................................................................................................39 展望 ..................................................................................................................39 參 考文獻 ....................................................................................................................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)領域擔負著輸送易燃、易爆、高溫、腐蝕、有毒等介質(zhì)的重要任務，它是油氣儲運裝置中不可缺少的重要組成部分。 （ 3） 對外拱內(nèi)壁局部減薄彎管 ,有限元計算結果表明含局部減薄彎管在受到扭矩作用時，總是在受載處最先達到極限狀態(tài)，局部減薄區(qū) 及 其它部位承載能力較均衡。 本文采用有限元分析的方法 ， 對內(nèi)壓、彎矩 、扭矩 作用下含局部減薄彎管的塑性極限載荷進行了研究 ， 詳細地研究了單一內(nèi)壓、單一彎矩 、單一扭矩 作用時局部減薄缺陷對彎管塑性極限載荷的影響 ， 為 彎管局部減薄的工程評定提供依據(jù)。 elbow 。我國的生產(chǎn)實際表明，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。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，擴展了 NSC 準則的應用范圍，完善了裂紋管的塑性極南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 2 限載荷解。分析表明在閉合模式平面內(nèi)彎矩作用下橫截面變?yōu)殚L軸在水平方向的橢圓，產(chǎn)生的最大周向拉應力在幾何中心線的外表面；在張開模式下，橫截面變?yōu)殚L軸在垂直方向的橢圓，產(chǎn)生的最大周向拉應力在幾何中心線的內(nèi)表面。 Griffiths采用線性程序計算了較低的 λ和 r / R、按 Tresca 屈服準則的極限彎矩，其結果與 Calladine 的結果相差在 3%的范圍內(nèi)。 彎矩作用下彎管極限載荷計算公式雖已有不少，但不統(tǒng)一，而且多受彎曲系 數(shù) λ 限制。 Ayob 等人研究了內(nèi)壓、彎矩和扭矩 相互作用對彎管承載力的影響，得出了與 Shalaby 類似的結論。 由前面得到的橢圓截面彎管應力表達式，對于內(nèi)拱處的環(huán)向應力，令 bRbRtbZpZ ???? 22, ????；對于軸向應力，令 ? ?? ?abbat abZpZ ???? , ???? 按 VonMises 屈服準則，令 ? ?f????? ???? ???? 22221可得 222220 )(2?????ZZZZpf???? (19) 2）彎管極限彎矩 按照 VonMises 屈服準則，令第四強度理論的當量應力等于流變應力，即 ? ?fhI ?? ?Mr (110) 可得極限彎矩為： ? ? ? ?ff h trrhIM ????? ???20 (111) 按照 Tresca 屈服準則，令第三強度理論的當量應力 等于流變應力，即 ? ?fIMr ??? ? (113) 可得極限彎矩為： ? ? ? ?ff trrIM ??????? ???20 (113) 王巖等通過三維有限元分析，采用比例加載的方法，以停機載荷前達到的最大載荷確定極限載荷，研究了受內(nèi)壓彎矩聯(lián)合作用時局部減薄缺陷與彎管塑性極限載荷的關系。 ①當減薄深度較淺時，無論何種載荷比例，何種減薄類型，彎管均為典型的整體屈服失效，局部減薄對彎管的承載能力影響很小。 （ 2）研究單一內(nèi)壓及單一彎矩、單一扭矩作用時的含局部減薄彎管。 在實際中，彎管除了受內(nèi)壓作用外，還承受很大的彎矩載荷和扭矩載荷，有時彎矩和扭矩載荷甚至起主要作用，而內(nèi)壓的作用往往可以忽略，這是管道與容器最大的區(qū)別，所以有必要對局部減薄彎管的極限彎矩、扭矩進行分析。有限差分法將 求解域劃分為差分網(wǎng)格，用有限個網(wǎng)格節(jié)點代替連續(xù)的求解域。而實際材料存在應變硬化效應以及幾何的強化 和弱化效應，變形也非完全小變形，理想的極限狀 態(tài)幾乎是不可能發(fā)生的。 (3) 三倍 δ 準則 Schroeder將 DemirDrucker方法中的彈性響應位移取為載荷 — 應變曲線上彈性和塑性部分切線交點所對應的應變 δ，并定義試驗極限載荷 P3δ 為 Pω 曲線上南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 10 的測定位移等于 3δ 時的載荷，見圖 21(a)。如圖 21(d)。 圖 21 極限載荷的確定準則 正交試驗設計簡介 正交實驗設計的基本知識 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)論文 12 正交實驗 （ Orthogonal Experiment） 設計法是研究與處理多因素實驗的一種科學方法。下面介紹一下正交實驗的基本步驟、分析方法。 T值為所有的實驗結果的總和，則 T= 1k+ 2+3+? +nk。 趨勢圖的作用如下： ① 各因素在各水平下的實驗結果的平均值一目了然； ② 計算所得到的好的因素水平組合一目了然； ③ 當需要進行第二輪實驗時，趨勢圖可以為重新選擇水平指出方向，具有展望作用。在給定的顯著性水平 α下，從 F分布表查出臨界值 Fα，將 F與 Fα 進行比較，作出顯著性判斷。數(shù)值模擬技術通過計算機程序在工程中得到越來越廣泛的應用，這些工程數(shù)值模擬軟件，例如有限元軟件，不斷吸取計算方法和計算機技術的最新進展，將有限元分析、計算機圖形 學和優(yōu)化技術相結合，使用方便、計算精度高，其計算結果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設計和性能分析的可靠依據(jù)，己成為解決現(xiàn)代工程學問題必不可少的有力工具。 本次研究即采用有限元數(shù)值模擬的方法研究常溫下局部減薄缺陷對彎管承載能力、壽命等的影響。ABAQUS/CAE 后處理可以用來讀入分析結果數(shù)據(jù)，以多種方法顯示分析結果，包括彩色云紋圖、動