含缺陷不锈钢弯管的弹性性能分析

 工业生产中很多管道输送网络都要求能承受高温、高压，当不锈钢弯管管道内的流体转弯时，会对弯管凸边形成较大冲击，在弯管凹边一侧反而形成减压区，这就造成弯管受力大的地方薄弱、受力小的部位反而变厚的不合理现象。正是存在这一工艺缺陷，使长期工作在疲劳荷载作用下的弯管疲劳开裂的可能性比直管更大，从而为爆炸、火灾等灾难性后果的发生埋下了隐患。鉴于弯管在管路元件中扮演重要角色，其完整性与否直接和生产的顺利进行与人民生命财产的安全相挂钩。

 由第2章和第3章知道不锈钢厚壁弯管的内侧内壁点在内压作用下 Mises应力最大，为整个构件的最危险点。本章拟选用工程中常见的90°厚壁弯管，并假定不锈钢弯管的45°内壁内侧点含有半椭圆表面裂纹缺陷进行有限元弹性分析，在内压和弯矩两种不同荷载的作用下，计算出不同径比（R./Ri)、形状比（c/a)、深度比（clt)、内压（Pi)、弯矩（M.)、弯曲半径与不锈钢弯管直径比（K)以及裂纹位置角度（φ)下的I型应力强度因子K1值，并找出这些参数对K1的影响规律。

 本章主要对含半椭圆表面裂纹的不锈钢厚壁弯管进行了有限元分析。首先给出了不锈钢弯管的几何模型及相关计算参数；详细介绍了含半椭圆裂纹弯管的有限元建模流程，荷载及边界条件的选取；对仅承受内压作用的厚壁弯管进行了弹性有限元分析，通过光滑弯管和含半椭圆裂纹弯管的 Mises 应力图对比，阐述了含裂纹弯管的应力分布特点。之后，针对影响因素R./Ri、clt、cla、K、φ、P;和Mo,分五组计算了I型应力强度因子，分析和总结了K1随影响因素的变化情况；对仅承受弯矩作用的不锈钢厚壁弯管进行了弹性有限元分析，计算了K1值并研究了变化规律。