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原文传递直埋高温水管道三通应力分析

论文题名：	直埋高温水管道三通应力分析
关键词：	工业管道系统;管道三通;应力分析;几何异形体
摘要：	三通是工业管道系统中的一种重要构件。由于三通结构为不规则的几何异形体，主管和支管相贯，相当于在圆柱简体开孔，这使得其应力分布比较复杂。鉴于三通自身结构复杂、结构参量甚多及极限载荷研究在压力管道安全评估中的重要地位，本文应用有限元分析方法，数值研究直埋敷设热力管道主管管径为DN600和DN700，支管管径为DN300和DN350时异径三通在各种工况下位移及内力的分布规律。研究结果给出了管网中三通部位应力薄弱的原因，得到了三通接管处的最大应力点、以及减小的方法及措施。另外，通过分析增加壁厚和单筋加强两种加固的方法，提出了一些对工程设计和施工有重要参考价值的结论。主要研究内容和结论如下： (1)三通的应力集中主要发生在连接处，即三通的肩部和腹部，另外在三通的主管的中心线和腹部之间的应力也比较大。 (2)通过增加三通壁厚和三通连接处单筋加强，可以使应力集中减小，且随壁厚的增大和连接处增加钢筋加强，三通最大应力减小，在允许的许用应力下三通可以承受更大的力和力矩。 (3)对三通的影响因素进行化简，通过有限元模型计算，得出了三通在力和力矩联合作用时的最大应力；并对无补强和有补强三通施加相同力和力矩，得到三通最大应力的变化规律。 (4)通过DN600和DN700有补强三通模型的受力计算，发现采用加强筋的方法来补强三通略强于加壁厚，三通能够承受的许用应力增加不多。通过三通受力云纹图显示，三通的薄弱点在于肩部、腹部，虽然同样是补强三通，但是补强作用的三通位置却不尽相同，增加壁厚是整体补强，而加强筋缺是有针对性地补强，各有所长，通过模型可知加强筋补强略胜于加壁厚。 (5)施加在三通支管段的力和力矩与应力有着明显的比例关系，应力随着施加力和力矩的增加线形增加。
作者：	王强
专业：	机械工程
导师：	刘赵淼;王彩霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文