大口径供热直埋管道压制三通的有限元应力分析

【摘要】：三通作为压力管道的重要元件被广泛应用于石油、化工、电力和供热等行业中,由于其几何形状复杂和数学分析上的困难,至今仍没有成熟简便的应力计算方法。尤其是近年来,随着城市化速度的加快,供热规模不断扩大,这也对供热管网的安全提出了更高的要求。目前,国内外对供热管道大口径直埋压制三通尚无完善的理论研究,针对这一现状,本文采用有限元分析的方法,在直埋压制三通处于压力荷载、温度荷载和位移荷载共同作用的情况下,详细地分析了不同的引分支方式、内外转角半径和主支管壁厚对三通的影响。本文利用ANSYS有限元分析软件模拟了直埋压制三通在压力荷载、温度荷载和位移荷载作用下的应力分布规律。对于压制三通不同引分支方式,当主管处于锚固段时,垂直引分支和平行引分支方式主要应力集中于三通的正面腹部处,跨越引分支方式主要应力集中于三通的背面腹部处;随着支管臂长的增加,三种方式的最大当量应力值以接近等比例趋势增大,跨越引分支的增大幅度最大,垂直引分支次之,平行引分支增大幅度最小;随着主管位移量的增大,垂直引分支和跨越引分支的应力值在缓慢增大;而当主管位移量为正方向时,平行引分支三通的应力值在急剧增大,当主管位移量为反方向时,平行引分支三通的应力值呈缓慢上升趋势;随着内外转角半径和主支管壁厚的增大,三种方式的三通应力值在逐渐降低;最后通过比较三种引分支方式三通的受力情况,可以得出平行引分支方式优于其他两种,垂直引分支次之,跨越引分支受力最大。