三通的受力情况分析

更新:2021-06-28 9:48:52 星期一

三通是管道系统中常用的受压管件,如果三通连接失效,容易导致整个管路系统的瘫痪,所以,在实际的三通使用之前,我们需要先了解一下三通的受力情况。那么,三通能承受多大的压力?三通的受力范围是多大的?是全部受力还是集中受力?下面,我们就来了解一下。

工业上常采用铸造、焊接等方式制作三通,但随着社会经济和科技的发展,目前挤压三通以其独有的优势越来越多的被采用。

1、焊制三通的受力分析

虽说三通可通过焊接方式制作,但焊接方法也是有区别的,焊接三通液压胀形成型是通过金属材料的轴向补偿胀出支管的一种成形工艺。过程是采用液压机,将与三通直径相等的管坯内注入液体,通过液压机的两个水平侧缸同步对中运动挤压管坯。管坯受挤压后体积变小,管坯内的液体随管坯体积变小而压力升高,当达到三通支管胀出所需要的压力时,金属材料在侧缸和管坯内液体压力的双重作用下沿模具内腔流动而胀出支管。

为了得知焊制三通的受力情况,我们采用对比手法,即不同压力下的等径三通和非等径三通(异径三通);而且为了便于分析,将三通简化为两个理想圆柱体正交相贯的结构,且不考虑焊缝加强的影响;又由于三通结构和载荷的对称性,我们取模型的1/4进行分析,这时用到的分析法是有限元分析(利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟)。

其结果显示,在三通主、支管相贯的连接区域有严重的应力集中现象,且肩部的应力比腹部的应力大,最大应力点发生在肩部的内壁,此处为危险部位,容易出现裂缝;异径三通的受力状况要比等径三通的受力状况更为恶劣。

2、挤压三通的受力分析

挤压模型由于采用了特殊的挤压工艺和合理的模具挤压成型 ,使得转角区壁厚有所增加;而且考虑到三通结构和载荷的对称性,选取结构的1/4进行分析,利用ANSYS有限元软件进行分析,结果是:在同压力、同过渡区倒角及同主支管尺寸情况下,三通上各点的应力分布在远离相贯处 ,基本和直管段相同,三通结构在过渡区产生波动 ,应力相应发生波动,产生较大的应力梯度 ,在其肩部和腹部出现应力峰值,此处为危险部位,容易出现裂缝。

0