高压三通的有限元分析
本课题采用有限元方法研究面内弯矩和面外弯矩联合作用时对三通塑性极限载荷的影响。首先利用三维CAD软件（UG或其它软件）建立无缺陷焊制三通的实体模型；然后研究三通的具体工作状况，确定有限元网格划分思路；根据工作状况确定有限元模型的边界条件（约束和载荷等）；在HyperMesh中建立所有的零件分析模型，然后再检查模型是否有效；再在Ansys中分析在内弯矩和外弯矩的载荷一起作用时三通的塑性极限载荷。研究三通在极限载荷作用下的运行情况，可以更好的防止因三通损坏而造成的人员事故，对三通的安全运行有巨大作用。关键词 三通，有限元，极限载荷
目 录
1 引言 1
1.1选题背景 1
1.2 三通的研究现状 2
1.3本文的研究目的及内容 3
2三通有限元模型的建立 3
2.1有限元原理及有限元分析软件简介 3
2.2有限元模型的建立 4
2.3边界条件的施加 5
2.4网格的划分 10
2.5载荷及约束条件 12
3弯矩作用下三通的有限元分析 15
3.1面内弯矩作用下的有限元分析 15
3.2面外弯矩作用下的有限元分析 17
结论 19
致谢 20
参考文献21
引言
在求解数理方程时，有限元法是一种能得出计算结果的计算办法。在实际工程设计施工中，解决问题的一种非常有效的方法。有限元分析是在对现实中的形状和载荷利用数学近似的方法仿真模拟。还运用两者之间能相互影响，同时又并不复杂的个体，即单元，就可以将寥寥无几的已知量去近似求解未知量的系统方法。有限元是近似求解一般连续域的数值方法。它最先应用于结构的应力分析，后来逐渐在流体力学、电力、热传导、机械加工等领域得到广泛的。
作为重要的压力管道零件，三通在油气输送、工业生产、居民生活以及废水排放等行业中得到大批的使用，因为它的结构形状十分复杂，在进行数学运算时也比较困难，平时都没有一整套得到广泛应用的关于应力计算的方法。常常是因为管道三通塑形失效而导致的管道三通的损坏，停止作业，所以实际设计中常常将管道三通的塑形极限载荷作为重要的参考依据。本文采用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
有限元分析的方法，研究内弯矩外弯矩一起作用时对三通极限载荷的影响。首先利用三维CAD软件（UG或其它软件）建立无缺陷焊制三通的实体模型；然后研究三通的具体工作状况，确定有限元网格划分思路；根据工作状况确定有限元模型的边界条件（约束和载荷等）；在HyperMesh中建立所有的零件分析模型，然后再检查模型是否有效；再在Ansys中分析在内弯矩和外弯矩的载荷一起作用时三通的塑性极限载荷。
1.1 选题背景
压力管道是工业生产中具有爆炸危险的特种承压设备，在城市能源输送、城市生活污水排放、城市燃气运送、石油远距离传输、电力、企业生产中得到广泛的运用，承担着输送高温、易被腐蚀的、容易被点燃、容易被引爆的、对人体有害的物质的责任。因为压力管道非常重要，必须要确保它是没有缺陷的，不然一旦发生运送的物质泄漏或者压力管道损坏发生裂开的状况，将会引发如火灾、爆炸、中毒等重大的事故。不但会对当地的百姓造成无法挽回的伤害，当地的经济发展、社会稳定也会受到巨大额影响，而且还会使事故发生地的环境遭到相当大的破坏，甚至整个生态系统将崩溃。经过统计，从1987年起到现在，仅仅一个中石化公司就已发生过因管道损伤而造成的事故多达83例，因事故而伤亡的人员多达50多人，因此而造成的直接损失高达500万元，这还没有将一些后续的损失统计进去。在1994年到1995年期间，国家抽取了五个省市的管道事故，经过统计，有近60人因为管道损坏发生爆炸等事故而死亡，有近150人因为管道事故受到不同程度的伤，经统计，造成的直接经济损失有差不多3600万。后来，在1998年和1999年两年里，国家又再次统计了全国范围内发生因管道爆炸引起的事故，最后的数据是有整整16例，而其它程度较轻的事故也多达14例，有整整200多人受伤，对当时的国民经济和社会稳定造成了极大的破坏。所以，管道安全的重要程度是应该得到充分关注的，在设计、制造、安装、检验和运行时，所有的参与人员必须对此更加重视，并用更合理，更行之有效的，更科学的手段尽量甚至做到不会发生管道事故。
经调查研究表明，在我国国内有关三通的生产管理依然相当混乱，行业内对三通的管理依然没有一套得到共识的法规，因为管道三通等零件的损害而造成的中毒、爆炸、火灾等事故是造成事故的主要原因。作为管道与管道连接的重要部件，三通在整个管道系统中是不可或缺的单元之一，它不仅仅能起到将管道的行进方向改变、更是作为一种重要的柔性部件，将因为温差等原因而造成的压力抵消掉。
将三通同管道中的其它管段相比较，三通是一种孔径相当大的元件，因此外部的形状有可能并不连续，在它的拐角处，管道的应力大量集中在这里，所以即使是正常的工作环境下，此处也会很容易达到屈服强度。由于三通常常是作为改变管道方向和物料分流的重要元件，所以它所在的地方，往往也是整个管道系统中载荷应力的集中部位，因为它不但要承受内部的流体对它产生的压力，还要受到来自外界的如温度、压强、扭矩、挤压的影响。同时，在正在运行的管道中，高速运动的介质会冲击管道的管壁，普通的介质会将管壁变薄，而带有腐蚀的介质更会让管壁上产生凹坑，加大了管道的裂纹产生的几率，从而使管道的局部成为易泄漏、易爆破的高危地带。从另外一个方面说，三通本身的质量好坏往往会决定了整个管道系统的安全性和使用寿命。在我国85、95科技攻关期间，压力容器、压力管道直管段塑形极限载荷计算及安全评估问题已经的得到了非常好的结果，但像三通这样的复杂结构，我们依然没有有所研究。所以，国家科技部对此非常重视，已经将三通元件作为一项重要的研究列入十五国家重要的科技研究项目之一，所以本文将在三通的面内弯矩和面外弯矩联合作用下研究三通的极限载荷。
1.2 三通的研究现状
从国内外已知的研究中可知，大开孔接管设计因为至今没有一套简单而又有效的计算方法，在整个工程界依然是一大急需解决的难题，而且如果支管的直径同主管的直径是一样的三通，它的结构是非常复杂的，要考虑的因素更多，载荷也非常多，所以关于三通极限载荷，我们依然对它的了解不是非常深刻。
1.3 本文的研究目的及内容
本课题采用有限元方法研究面内弯矩和面外弯矩联合作用时对三通塑性极限载荷的影响。首先利用三维CAD软件（UG或其它软件）建立无缺陷焊制三通的实体模型；然后研究三通的具体工作状况，确定有限元网格划分思路；根据工作状况确定有限元模型的边界条件（约束和载荷等）；在HyperMesh中建立所有的零件分析模型，然后再检查模型是否有效；再在Ansys中分析在内弯矩和外弯矩的载荷一起作用时三通的塑性极限载荷。
目 录
1 引言 1
1.1选题背景 1
1.2 三通的研究现状 2
1.3本文的研究目的及内容 3
2三通有限元模型的建立 3
2.1有限元原理及有限元分析软件简介 3
2.2有限元模型的建立 4
2.3边界条件的施加 5
2.4网格的划分 10
2.5载荷及约束条件 12
3弯矩作用下三通的有限元分析 15
3.1面内弯矩作用下的有限元分析 15
3.2面外弯矩作用下的有限元分析 17
结论 19
致谢 20
参考文献21
引言
在求解数理方程时，有限元法是一种能得出计算结果的计算办法。在实际工程设计施工中，解决问题的一种非常有效的方法。有限元分析是在对现实中的形状和载荷利用数学近似的方法仿真模拟。还运用两者之间能相互影响，同时又并不复杂的个体，即单元，就可以将寥寥无几的已知量去近似求解未知量的系统方法。有限元是近似求解一般连续域的数值方法。它最先应用于结构的应力分析，后来逐渐在流体力学、电力、热传导、机械加工等领域得到广泛的。
作为重要的压力管道零件，三通在油气输送、工业生产、居民生活以及废水排放等行业中得到大批的使用，因为它的结构形状十分复杂，在进行数学运算时也比较困难，平时都没有一整套得到广泛应用的关于应力计算的方法。常常是因为管道三通塑形失效而导致的管道三通的损坏，停止作业，所以实际设计中常常将管道三通的塑形极限载荷作为重要的参考依据。本文采用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
有限元分析的方法，研究内弯矩外弯矩一起作用时对三通极限载荷的影响。首先利用三维CAD软件（UG或其它软件）建立无缺陷焊制三通的实体模型；然后研究三通的具体工作状况，确定有限元网格划分思路；根据工作状况确定有限元模型的边界条件（约束和载荷等）；在HyperMesh中建立所有的零件分析模型，然后再检查模型是否有效；再在Ansys中分析在内弯矩和外弯矩的载荷一起作用时三通的塑性极限载荷。
1.1 选题背景
压力管道是工业生产中具有爆炸危险的特种承压设备，在城市能源输送、城市生活污水排放、城市燃气运送、石油远距离传输、电力、企业生产中得到广泛的运用，承担着输送高温、易被腐蚀的、容易被点燃、容易被引爆的、对人体有害的物质的责任。因为压力管道非常重要，必须要确保它是没有缺陷的，不然一旦发生运送的物质泄漏或者压力管道损坏发生裂开的状况，将会引发如火灾、爆炸、中毒等重大的事故。不但会对当地的百姓造成无法挽回的伤害，当地的经济发展、社会稳定也会受到巨大额影响，而且还会使事故发生地的环境遭到相当大的破坏，甚至整个生态系统将崩溃。经过统计，从1987年起到现在，仅仅一个中石化公司就已发生过因管道损伤而造成的事故多达83例，因事故而伤亡的人员多达50多人，因此而造成的直接损失高达500万元，这还没有将一些后续的损失统计进去。在1994年到1995年期间，国家抽取了五个省市的管道事故，经过统计，有近60人因为管道损坏发生爆炸等事故而死亡，有近150人因为管道事故受到不同程度的伤，经统计，造成的直接经济损失有差不多3600万。后来，在1998年和1999年两年里，国家又再次统计了全国范围内发生因管道爆炸引起的事故，最后的数据是有整整16例，而其它程度较轻的事故也多达14例，有整整200多人受伤，对当时的国民经济和社会稳定造成了极大的破坏。所以，管道安全的重要程度是应该得到充分关注的，在设计、制造、安装、检验和运行时，所有的参与人员必须对此更加重视，并用更合理，更行之有效的，更科学的手段尽量甚至做到不会发生管道事故。
经调查研究表明，在我国国内有关三通的生产管理依然相当混乱，行业内对三通的管理依然没有一套得到共识的法规，因为管道三通等零件的损害而造成的中毒、爆炸、火灾等事故是造成事故的主要原因。作为管道与管道连接的重要部件，三通在整个管道系统中是不可或缺的单元之一，它不仅仅能起到将管道的行进方向改变、更是作为一种重要的柔性部件，将因为温差等原因而造成的压力抵消掉。
将三通同管道中的其它管段相比较，三通是一种孔径相当大的元件，因此外部的形状有可能并不连续，在它的拐角处，管道的应力大量集中在这里，所以即使是正常的工作环境下，此处也会很容易达到屈服强度。由于三通常常是作为改变管道方向和物料分流的重要元件，所以它所在的地方，往往也是整个管道系统中载荷应力的集中部位，因为它不但要承受内部的流体对它产生的压力，还要受到来自外界的如温度、压强、扭矩、挤压的影响。同时，在正在运行的管道中，高速运动的介质会冲击管道的管壁，普通的介质会将管壁变薄，而带有腐蚀的介质更会让管壁上产生凹坑，加大了管道的裂纹产生的几率，从而使管道的局部成为易泄漏、易爆破的高危地带。从另外一个方面说，三通本身的质量好坏往往会决定了整个管道系统的安全性和使用寿命。在我国85、95科技攻关期间，压力容器、压力管道直管段塑形极限载荷计算及安全评估问题已经的得到了非常好的结果，但像三通这样的复杂结构，我们依然没有有所研究。所以，国家科技部对此非常重视，已经将三通元件作为一项重要的研究列入十五国家重要的科技研究项目之一，所以本文将在三通的面内弯矩和面外弯矩联合作用下研究三通的极限载荷。
1.2 三通的研究现状
从国内外已知的研究中可知，大开孔接管设计因为至今没有一套简单而又有效的计算方法，在整个工程界依然是一大急需解决的难题，而且如果支管的直径同主管的直径是一样的三通，它的结构是非常复杂的，要考虑的因素更多，载荷也非常多，所以关于三通极限载荷，我们依然对它的了解不是非常深刻。
1.3 本文的研究目的及内容
本课题采用有限元方法研究面内弯矩和面外弯矩联合作用时对三通塑性极限载荷的影响。首先利用三维CAD软件（UG或其它软件）建立无缺陷焊制三通的实体模型；然后研究三通的具体工作状况，确定有限元网格划分思路；根据工作状况确定有限元模型的边界条件（约束和载荷等）；在HyperMesh中建立所有的零件分析模型，然后再检查模型是否有效；再在Ansys中分析在内弯矩和外弯矩的载荷一起作用时三通的塑性极限载荷。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2326.html
