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挤压三通弹塑性应力分布规律研究 华东理工大学化机所 轩福贞 李培宁 摘 要:本文采用弹塑性有限元方法，系统研究了结构尺寸D/T,r/D(名义直径和壁厚之比，肩部半 径和主管名义直径之比)对挤压三通应力分布的影响。计算结果表明增大三通肩部过渡半径可以 降低主、支管过渡区的最大应力，同时也使得该部位的高应力范围扩大，增大壁厚能够有效地降低 相贯区和腹部的应力水平，但并不会改变应力分布规律，研究结果可为三通优化设计和含缺陷结构 的完整性评定提供依据 关”:吟三1d1力育布3#}}I}}P} ._ _… AnJ山口yonElasuc一YlasucniressinsinDuungoil ExtrudedPipingBranchJunction EastChinaUniversiyto#ScienceTechnoloyg XuanFu一zhenLiPei-ning Absrtact:TheeffectofsturcturesizessuchasD/Tandr/D(ratioofmeandiametertowall一thickness,ratio ofradiusatcrotchcornerto~ diameterofurnpipe)onstressdistributingonexturdedpipingbranchjunc- tion,byusingelastic一plasticfiniteelementmethod,wasstudiedsystematicallyinthispaper.Itisindicated 奸calculationresultsthatthemaximalstressatthetransitionareaofbranchand二 pipewilldecreaseasthe radiusatcrotchcomerincreased,andthestresscentralizationareawillenlargeatthiscondition.Thestress levelwillalsofallalongwiththepipewall一thicknessincreased,buttheregularpatternofstressdistributing willnotbechanged.Itishighlyusefulforoptimaldesignofpipingbranchjunctionandintegriytassessmentof sturcturecontainingdefects. Keywords:exturdedpipingbranchjunction;stressdistribution;elastic一plasticfiniteelementmethod 进行三通结构优化设计及含缺陷情况下完整性 程中应用最多的一种结构，系统研究其应力分布更 分析时，系统了解各部位的应力分布十分重要。尽 具有典型的代表价值。本文采用3一D弹塑性有限 管冷挤压成型的管道三通目前在石油化工行业得到 元技术分析了等径挤压三通各部位的应力分布，详 了广泛的应用，但至今没有能解出各部位应力分布 细考察了尺寸因素对应力分布的影响及塑性区的发 的理论公式。目前已有许多有关三通应力分析的研 展过程，研究结果为深人了解挤压三通的强度特性 究报道r〔-71，但几乎所有的工作都局限于特定尺寸 提供了依据。 下在弹性范围的强度特征，系统分析尺寸因素如D/ T,r/D(名义直径和壁厚之比，肩部半径和主管名义 1挤压三通的有限元模型、尺寸及材料 直径之比)对应力分布影响的工作还没有进行。由 于三通主管上开孔，主支管相贯处的应力大于与之 工业中按照标准制造的冷挤压三通是典型的变 相连接直管上的应力，工作条件不可避免地会产生 截面结构，不仅各部位的壁厚不等，且不同制造商生 塑性变形，因此了解弹塑性范围内的应力分布和塑 产的同规格三通支、主管过渡处的曲率半径r也不 性区的发展规律也具有重要的工程意义。 是定值。完全按照挤压三通的实际尺寸建立有限元 等径三通是所有三通中最危险的情况，也是工 模型，不仅需要花费大量的时间，在工程实用中具有 94 一定的困难，而且缺少通用性，对实际生产