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常見問題

管件彎頭的強度計算

更新時間??2021-11-05 07:19 閱讀

應(yīng)當(dāng)說，在許多設(shè)計者看來，作為鍋爐零件的彎

頭，在強度設(shè)計中沒有碰到任何問題，但是筆者認(rèn)為

在理論分析上，還是有許多不明確的地方。最主要

也最難說清楚的一個問題就是由彎頭圓度所產(chǎn)生的

彎曲應(yīng)力的性質(zhì)和數(shù)值大小的問題。本文在大量有

限元計算和分析的基礎(chǔ)上，給出了實際產(chǎn)品強度評

定的系列公式

在鍋爐中，彎頭常用下列兩種工藝方法制成：①

鑄造，②由直管彎成。鑄造彎頭的管壁基本上是等

厚的，而且其截面不會產(chǎn)生圓度。鑄造彎頭與直管

在強度設(shè)計中的區(qū)別有三條：第一，鑄造彎頭有環(huán)殼

效應(yīng)；第二，鑄造彎頭的壁厚可能存在負(fù)偏差，但與

直管的壁厚負(fù)偏差一般是不同的；第三，鑄造彎頭在

強度設(shè)計中要考慮鑄造質(zhì)量系數(shù)。由直管彎成的彎

頭與直管在強度設(shè)計中的區(qū)別也有三條：第一，與鑄

造彎頭一樣也有環(huán)殼效應(yīng)；第二，在彎管過程中，由

于外側(cè)母線的拉長，內(nèi)側(cè)母線的壓縮，使得外側(cè)管壁

減薄，內(nèi)側(cè)管壁增厚；第三，在彎管過程中，橫截面要

產(chǎn)生圓度。以上因素都會對強度設(shè)計帶來影響。下面將對諸因素進行定量分析。對于彎頭來說，基本

應(yīng)力來源于理想環(huán)殼的整體薄膜應(yīng)力。不論是直管

還是彎頭，承受內(nèi)壓時其環(huán)向應(yīng)力為最大應(yīng)力，法向

應(yīng)力為最小應(yīng)力，因此，我們不討論軸向應(yīng)力。
面將對諸因素進行定量分析。對于彎頭來說，基本

應(yīng)力來源于理想環(huán)殼的整體薄膜應(yīng)力。不論是直管

還是彎頭，承受內(nèi)壓時其環(huán)向應(yīng)力為最大應(yīng)力，法向

應(yīng)力為最小應(yīng)力，因此，我們不討論軸向應(yīng)力。名義中半徑。

(2)在彎頭圓度影響的有關(guān)計算中按直管名義

中徑和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圓度求橢圓的長短軸。

(3)在所有應(yīng)力計算中的管壁厚度按當(dāng)?shù)氐挠?/div>
效壁厚計算。

(4)假定有效壁厚平均分布在由直管名義中徑

圓所形成的橢圓線的兩邊，并假定在彎頭同一母線

上各處壁厚相同，中心面兩側(cè)對應(yīng)壁厚也相同。根

據(jù)此假定計算各部位的外內(nèi)徑比(K)值。

3.在彎管過程中，彎頭的內(nèi)外側(cè)距離接近而使管
子的圓形截面變成橢圓形截面，內(nèi)外側(cè)成為橢圓的

短軸，兩中側(cè)成為橢圓的長軸，而橢圓截面在內(nèi)壓P

的作用下，將產(chǎn)生整體彎曲應(yīng)力。

關(guān)于橢圓截面壓力容器在內(nèi)壓力作用下的應(yīng)力

計算是個很復(fù)雜的問題。文獻[1]把橢圓形截面用兩

對大小圓弧相連接的圖形代替，并導(dǎo)出了長軸端點、

短軸端點和大小圓弧交接處的彎矩表達式。