压弯载荷下底部减薄三通塑性极限载荷分析

采用有限元分析软件ANSYS,对常见等径三通进行数值模拟分析,求得内压与弯矩联合作用下的塑性极限载荷有限元解;研究了不同比例内压、面外弯矩联合载荷作用下,底部减薄尺寸对三通失效模式和极限承载能力的影响。研究结果表明,无量纲化的底部减薄深度c≥0.4时,缺陷的存在才会对三通极限承载能力有显著影响。内压较大时,轴向减薄尺寸是造成底部塑性失效的主要因素。通过对大量算例的拟合,提出了压弯联合载荷作用下含底部减薄三通的塑性极限载荷工程估算公式。     

复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定法

简单评述了已有的极限载荷判定准则,并结合内压、拉伸和弯曲联合载荷下的管道应力情况,提出了一个确定联合载荷下塑性极限载荷的工程方法。     

平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管塑性极限载荷

采用有限元分析法和试验测定法,对平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管的极限载荷进行了研究,并由有限元计算结果数据拟合出外拱局部减薄弯管塑性极限弯矩的计算公式,该公式的计算结果与有限元计算结果、试验结果比较符合。     

斜接管塑性极限内压影响因素分析

极限载荷是管件强度设计的重要参数之一.利用三维弹塑性有限元技术,对内压作用下斜接管塑性极限载荷进行了系统的计算和分析.结果表明,支主管管径比Do2/Do1、支主管厚度比δ2/δ1、主管厚径比δ1/Do1和斜接角度β对量纲一极限内压PL有影响,并给出了PL随各参数的变化曲线.     

横力弯矩作用下周向裂纹管的塑性极限载荷

目前对承受弯矩的裂纹管道的塑性极限载荷的研究一般都只限于纯弯矩 ,而工程实际中承受弯矩载荷的管道大部分是横力弯矩 ,截面上同时存在正应力和剪应力 ,尤其是管道的跨度较短 ,所受的横向力较大时 ,剪应力对管道的极限承载能力有较大的影响。基于以上考虑 ,建立了含周向裂纹管道在横力弯矩组合载荷作用下的塑性极限分析模型 ,推导了包含埋藏裂纹、内表面裂纹、外表面裂纹和穿透裂纹等不同裂纹形式在拉力、横向力及内压作用下的极限载荷计算公式 ,计算公式可用于周向裂纹管道在各种载荷条件下的安全可靠性评估     

含圆形凹坑管材爆破压力计算方法的研究

采用有限元分析软件ANSYS,对静水内压作用下含圆形凹坑管材进行了大变形塑性极限分析。引入承受内压管材爆破压力的概念,基于Considère判据获得的塑性拉伸失稳极限载荷,推导了含圆形凹坑管材爆破压力的计算公式。研究结果显示,在考察的凹坑半径和余厚的范围内,无量纲极限载荷在一定程度上与凹坑半径和余厚呈线性关系,且无量纲极限载荷的增量较稳定,均值为0.05。推导出的爆破压力理论解与有限元模拟得到的爆破压力数值解具有较高的可比性,最大的相对误差不超过9%。当圆形凹坑的半径一定时,二者的相对误差随着凹坑余厚的减小而增大。基于含圆形凹坑管材大变形塑性拉伸失稳极限载荷推导出的爆破压力计算公式可以较准确地预测其爆破压力,可作为材料力学性能试验的参考。     

基于双剪强度准则的拉压异性材料厚壁圆筒的极限分析

本文运用双剪强度屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒进行了极限分析,得到了依赖于材料拉压比的弹性极限载荷和塑性极限载荷公式,分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构承载能力有一定的影响,所得到的极限载荷公式可供设计人员参考。     

含局部减薄缺陷管道的极限载荷与安全评定

运用正交实验设计和弹塑性有限元分析相结合的方法 ,对含局部减薄缺陷压力管道的极限载荷进行了研究 ,分析了局部减薄缺陷对管子极限载荷的影响因素。研究结果表明 ,缺陷的深度是管子极限载荷 (内压和弯矩 )的主要影响因素 ,而缺陷的周向长度和轴向长度分别对管子的极限内压和弯矩的影响较小。据此研究结果 ,提出了含局部减薄缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的安全评定方法     

G105钻杆的拉伸和扭转失效研究

钻杆是石油天然气勘探开发过程中的重要结构件,其服役环境恶劣,易发生失效。基于弹塑性力学中的形变理论建立了纯扭矩作用下钻杆抗扭强度计算的力学模型,根据该模型可以计算钻杆在弹塑性阶段的扭矩。同时,用G105实物钻杆分别进行了轴向载荷下的抗拉测试和纯扭矩下的抗扭测试,抗拉实验得到了钻杆的屈服强度和抗拉强度及断裂时的轴向载荷,抗扭实验得到了钻杆的弹性和塑性极限扭矩。抗扭实验结果和模型的计算结果一致。研究结果为钻柱疲劳、断裂失效机理的进一步研究提供了理论依据,为钻柱强度设计提供了新思路。     

API偏梯形套管螺纹接头极限抗拉能力分析

采用解析方法研究了偏梯形套管螺纹接头的极限承载能力.根据变形协调原理,假设在变形过程中内、外螺纹在接触点处始终保持接触,将螺纹齿简化为梁模型,运用弹塑性力学、接触力学的理论,计算出API偏梯形套管螺纹接头在机紧装配、拉伸载荷工况下的弹、塑性极限承载能力及应力状态.分析总结了上扣扭矩和拉力对偏梯形螺纹连接强度的影响.     

组合载荷下含缺陷管道的工程评定技术研究

制造和使用过程中管线不可避免地会存在各种缺陷 ,而且空间布置的管线导致管线受载复杂 ,当介质在高温、高压、易燃、易爆时必须要确保管线的安全运行 ,因此必须对含缺陷压力管道进行安全评定。鉴于此 ,就空间含缺陷管道评定中所需的极限载荷和Lr 参量进行了研究 ,基于净截面垮塌准则和Von -Mises屈服准则 ,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压组合载荷下的极限载荷方程 ;针对组合载荷作用下的含缺陷管道提出了求解Lr 参量的联立方程法、通用加载方程法和工程图解法。对现有国内外规范进行了补充和完善 ,对含缺陷管道的失效评定具有重要意义     

平面闭合弯矩作用下弯管塑性极限载荷分析与试验

对平面闭合弯矩作用下弯管的极限载荷进行了分析研究。研究采用有限元分析法、Kitching公式计算法和试验测定法。有限元分析结果表明 ,弯管的极限载荷随着弯管壁厚和弯曲系数的增加而增加 ,该结果与Kitching公式计算结果以及试验结果一致     

面内弯矩下双弯头组合管件的极限载荷研究

针对压力管道中最常见的组合型谱(长径双弯头)构成的组合管件,采用有限元分析法,研究了其在面内弯矩作用下的力学特性,得到了长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩,并给出工程估算式。结果表明,组合管件是一种既安全又方便的新型压力管道元件,现有管件的极限载荷估算公式不适用于组合管件,是偏危险的;通过计算结果拟合出适合于工程应用的长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩的工程估算式精度足够。研究成果对于组合管件的工程设计与安全使用具有重要的参考价值。     

基于耦合载荷作用下的圆柱壳动态屈曲研究

研究了弹塑性圆柱壳在径向均布压力和扭转冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,并采用ANSYS有限元方法对承受耦合载荷的圆柱壳进行了非线性屈曲模拟的计算。给出了圆柱壳在承受耦合载荷作用下的屈曲模态,分析比较了径向内、外压对圆柱壳扭转屈曲的影响。     

压力容器大开孔补强结构强度有限元分析

运用压力面积法和ASME法计算分析了一受内压模型容器筒体大开孔补强结构,用极限分析法求出其极限载荷和设计载荷,并用分析设计法进行了验证。通过比较和分析可知,由于压力面积法中没有考虑弯曲应力的限制,将其用于大开孔补强设计时有时不可靠。实际压力容器大开孔补强结构应有较大的安全系数,用ASME法和有限单元法进行大开孔补强设计是合理和安全的。     

肩部减薄三通塑性极限面内弯矩的分析

三通在使用中受介质的腐蚀或冲刷会在肩部产生局部减薄,从而降低其使用的完整性。鉴于此,采用弹塑性有限元方法,分析了肩部减薄缺陷对三通极限载荷的影响。研究表明缺陷的轴向长度对三通的极限面内弯矩影响较小。在将常用三通几何尺寸简化为等径不等壁厚形式的基础上,建立了覆盖常用三通几何尺寸及缺陷尺寸的塑性极限面内弯矩有限元解数据库,最终拟合得到具有较高精度的塑性极限面内弯矩工程估算公式。