含局部减薄缺陷弯管的极限载荷研究.doc

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2013届毕业设计（论文）
题目：含局部减薄缺陷弯管的极限载荷研究
学院：机械与动力工程学院
专业：过程装备与控制工程
班级：控制0904班
姓名：崔鹏
指导教师：周昌玉
起讫日期：2012.12—2013.06
2013年6月

南京工业大学本科生毕业论文

南京工业大学本科生毕业论文
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PAGE\*MERGEFORMATI

含局部减薄缺陷弯管的极限载荷研究
摘要
弯管是管道系统的主要构件，在受压管道系统中受载复杂，是系统中的薄弱环节。局部减薄是弯管中常见的缺陷之一，国内对此类缺陷的研究主要针对直管，对弯管的局部减薄的研究偏少，而且目前对局部减薄管道的研究也限于内压、弯矩载荷作用下，对含局部缺陷压力管道受扭矩载荷作用的极限载荷及失效评定却少有研究，导致在实际工程应用中对含局部减薄缺陷压力管道在扭矩载荷作用下的失效评定缺乏理论依据。
本文采用有限元分析的方法，对内压、弯矩、扭矩作用下含局部减薄弯管的塑性极限载荷进行了研究，详细地研究了单一内压、单一弯矩、单一扭矩作用时局部减薄缺陷对弯管塑性极限载荷的影响，为弯管局部减薄的工程评定提供依据。本文的主要研究内容和结论如下：
建立了含减薄缺陷弯管的三维有限元计算模型，给出了适合本课题需要的有限元前处理及计算程序。
对于承受内压的局部减薄弯管，影响其承载能力的主要是局部减薄的深度，轴向减薄长度的影响次之，环向减薄长度对承载能力影响最小；对于承受面内闭合弯矩的局部减薄弯管，影响其承载能力的主要是环向减薄长度，局部减薄深度的影响次之，轴向减薄长度对承载能力影响最小；对于承受扭矩的局部减薄弯管，影响其承载能力的主要是轴向减薄长度，环向减薄长度的影响次之，局部减薄的深度影响最小。
（3）对外拱内壁局部减薄弯管,有限元计算结果表明含局部减薄弯管在受到扭矩作用时，总是在受载处最先达到极限状态，局部减薄区及其它部位承载能力较均衡。
（4）在有限元计算结果的基础上，提出了含局部减薄弯头在单一内压与单一弯矩作用下的安全评定方法。
关键词：极限载荷弯管局部减薄扭矩有限元分析

ABSTRACT

ABSTRACT

PAGE\*MERGEFORMATII

LimitLoadAnalysisofElbowwithLocal
WallThinningDefects
ABSTRACT
Elbowsareoftenconsideredtobethecriticalcomponentsinapipesystem,whichhavetobearthecomplexloadsandbecometheweakestpartofthepressurepipingsystem.Localthinnedareaisoneofcommondefectsinelbows.ManyofliteraturesonresearchofLTAprimarilyaddressestoapplicationinstraightpipeandlessworkrelatestoelbow.Andatpresent,localwall-thinningpipelineresearchisalsolimitedtobeingundertheactionofinternalpressure,bendingmoment.Forlocalwall-thinningpressurepipingundertheactionoftorqueload,thelimitloadandfailureassessmentislessstudied,resultinginthelackoftheoreticalbasisonthefailureassessmentofpressurepipewithlocalwallthinningdefectundertheactionoftorqueloadinthepracticalengineeringapplication.
Finiteelementanalysiswasadoptedinthispaper.Itstudiedthelimitloadanalysisofelbowwithlocalwallthinningdefectsundertheactionofsingleinternalpressure,singlebendingmoment,singletorque,andstudiedindetailtheeffectoflocalwallthinningdefectsonthelimitload.ItprovidedLTAengineeringevaluationwithastrongbasis.Inthispaper,themain