《含局部减薄缺陷弯管的极限载荷研究本科毕设论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含局部减薄缺陷弯管的极限载荷研究本科毕设论文（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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：（1） 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。（2） 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
3、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IABSTRACTLimit Load Analysis of Elbow with Local Wall
4、Thinning Defects ABSTRACTElbows are often considered to be the critical components in a pipe system, which have to bear the complex loads and become the weakest part of the pressure piping system. Local thinned area is one of common defects in elbows. Many of literatures on research of LTA primarily
5、 addresses to application in straight pipe and less work relates to elbow. And at present, local wall-thinning pipeline research is also limited to being under the action of internal pressure, bending moment. For local wall-thinning pressure piping under the action of torque load, the limit load and
6、 failure assessment is less studied, resulting in the lack of theoretical basis on the failure assessment of pressure pipe with local wall thinning defect under the action of torque load in the practical engineering application. Finite element analysis was adopted in this paper. It studied the limit
7、 load analysis of elbow with local wall thinning defects under the action of single internal pressure, single bending moment, single torque, and studied in detail the effect of local wall thinning defects on the limit load. It provided LTA engineering evaluation with a strong basis.In this paper, th
8、e main research contents and conclusions are as follows:(1) This paper established the three-dimensional finite element models of elbows with local wall thinning defects and given finite element pre-processing and calculation procedures suitable for this task.(2) For local thinning elbow under inter
9、nal pressure, affecting its carrying capacity is mainly the depth of localized thinning, the axial length followed, the hoop length with minimal impact on the carrying capacity; for local thinning elbow under closing moment, affecting its carrying capacity is mainly the hoop length of localized thin
10、ning, the depth followed, the axial length with minimal impact on the carrying capacity; for local thinning elbow under torque, affecting its carrying capacity is mainly the axial length of localized thinning, the hoop length followed, the depth with II南京工业大学本科生毕业论文minimal impact on the carrying cap
11、acity.(3) For elbow with LTA in extrados, finite element results show that when elbow with local thinning subjected to torque, the loaded section is always at first to reach the limit state, and local thinning areas and other parts of the carrying capacity are more balanced.(4) On the base of the re
12、sults of FEA, a safety assessment method for elbow with LTA under single internal pressure and single bending moment is proposed. Key words: limit load ; elbow ; local wall thinning ; torque ; finite element analysisIII目录目录摘要IABSTRACTII目录IV第一章 绪论11.1引言11.2国内外研究的概况11.2.1直管极限载荷的研究概况11.2.2弯管极限载荷的研究概况21
13、.3 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）:71.3.1本文的研究内容71.3.2本文的研究方法与技术路线71.4 本章小结7第二章 极限载荷的分析与数据处理方法82.1 极限载荷的分析方法82.1.1 极限分析概念82.1.2 极限载荷的分析方法82.1.3 确定极限载荷的准则92.2 正交试验设计简介112.2.1 正交实验设计的基本知识112.2.2 不考虑交互作用的单指标正交实验122.2.3 正交实验的统计分析13第三章 含减薄缺陷弯管的有限元模型的建立153.1 前言153.2 有限元分析软件163.3使用ABAQUS建立含缺陷弯管模型173.3.1创建部件173.3
14、.2 定义材料193.3.3 创建分析步203.3.4 加载载荷及边界条件203.3.5 划分网格213.3.6 作业233.4 本章小结23第四章 含局部减薄弯管极限载荷的数值分析244.1 引言244.2 研究方案24V南京工业大学本科生毕业论文4.3 极限载荷的确定254.4 极限载荷的有限元分析264.4.1 内压作用下局部减薄弯管计算结果分析264.4.2 面内闭合弯矩作用下局部减薄弯管计算结果分析284.4.3 扭矩作用下局部减薄弯管计算结果分析294.5 本章小结32第五章 弯管安全评定方法345.1 引言345.2管道局部减薄缺陷评定方法345.2.1美国ASME B31G 标准345.2.2我国标准在用含缺陷压力容器安全评定的评定方法355.3局部减薄弯管的安全评定方法375.3.1含局部减薄弯管的极限内压375.3.2含局部减薄弯管的极限弯矩385.4 本章小结38第六章 结论及展望396.1 结论396.2 展望39参考文献41致谢44V第一章 绪论第一章 绪论1.1引言压力管道在石油、化工等工业领域担负着输送易燃、易爆、高温、腐蚀、有毒等介质的重要任务，它是油气储运装置中不可缺少的重要组成部分。弯管是用于管线改向的常用管道部件，与直管相比，往往存在壁厚不均匀及截面椭圆化等缺陷，而且弯管不仅承受内压载荷，还承受轴向力
