重要性&压力强度因子(SIF)对PDF的影响

压力强度因子意义

根据ASME部分III,应力强度因子或SIF被定义为将管道部件(T恤,分支连接)的疲劳寿命与弯曲时刻的直管中的扭曲对接焊接的疲劳寿命进行比较。 这也被广泛称为应力强化因子。

注意,压力强度因子通常与各种机械设计和骨折力学问题中使用的应力集中因子,应力系数或其他应力指标混淆。管道应力分析中的应力强化因子提供了管道弯头和分支连接的疲劳相关性,用于评估时刻载荷。

压力强度因子的历史

用于直管的Markl疲劳曲线(图1):

用于对接焊接钢管的Markl疲劳曲线
图1:对接焊接钢管的Markl疲劳曲线

Markl压力强度因子:                             iS = 245,000N-0.2

    i =( CN-0.2/ s.

在哪里

  • i =压力强度因子
  • C = 245,000碳钢材料
  • n =失败的周期
  • s =标称压力幅度

Markl应力强度因子基于偏转控制,完全反转,循环弯曲疲劳试验。

应力强度因子方程

根据第三级,第2级& 3 piping and B31.1

计算应力S = I * m / z

在哪里              

  • m =(mX2 + M.Y2 + MZ2)1/2
  • z =截面模量
  • i =压力强度因子

这种方法是保守的。

热膨胀应力SE = (Sb2 + 4St2)1/2

在哪里

  • Sb=得到的弯曲应力
  • St=扭转应力= mt/2Z

由此计算所得到的弯曲应力

Sb= [((我iMi)2 +(I.oMo)2) ½]/Z

在哪里

  • ii =面内弯曲应力强化因子(参考图3)
  • io=平面外应力强化因子(参考图3)
  • Mi =平面内弯矩(参考图2)
  • Mo =平面外弯矩(参考图2)
肘部和分支连接的时刻
图2:肘部和分支连接的时刻
ASME B 31.3的表D300
图3:ASME B 31.3的表D300

例如:  12“STD时间表长半径弯头.

a)没有法兰的手肘

  • R= 1.5(12)  = 18”
  • T   = 0.375” (Std) 假设管道相同的thk& elbow
  • r2    =(od-t)/ 2   = 6.1875”
  • h    =  (TR1 )/(r2)2= 0.176(来自B31.3的表D-300)
  • ii      =  0.9 / h2/3     = 2.86
  • io     =  0.75/ h2/3     = 2.4

b)如果一端均为校正因子C1 =  h1/6 = 0.7486.

  • ii       = C.1 ( 0.9 ) / h2/3 = 0.7486. x 2.86  = 2.14
  • io      = C.1 ( 0.75)/ h2/3 = 0.7486. x 2.4   = 1.797

压力Vs应力强度因子

压力对应力强度因子的影响:

计算施加对SIF的影响
图4:计算对SIF的压力效果

应力强度因子计算有限元方法

用于计算应力强度因子的各种方法是

  • 管道码定义的分析方法
  • 有限元技术

用户可以看到基本的SIF过程是:

  • 构建模型。
  • 涂上一瞬间通过标称连接管道。
  • 从结果图读取最高压力。
  • 除以m / z来获取sif。

广泛用于计算SIF的FEM软件是

  • Fe-pipe.
  • ansys.

压力强度因子计算

压力强度因子(SIF)的基本定义是:

SIF =     (实际峰值应力部分)/(部分压力部分)

对管道部件进行弯曲载荷的部件的标称应力是M / z,其中“M”是管道在部件上施加的时刻,Z是焊接到分析部分的匹配管的截面模量。

示例案例:

例如,当需要压力强度因子对于大D / T“WYE”拟合时,通常涉及四种SIFS。

  • 一个用于与WYE的面内时刻,
  • 一个用于外平面的时刻
  • 对于主要标题和分支部分。

示例,示出了32×0.375怀孕的该计算的示例。

Markl对SIF的定义是由于片刻“M”的部件中的实际应力的比率,由于类似的时刻“M”而除以周长(圆周)对接焊缝的标称应力。

B31应力强度因子(SIF)=  部分(由于M)/围绕拟合焊接的压力(由于M)

Y型配件的FEM模型。
图5:Y型配件的FEM模型。

模型的两个负载箱由Fe /管道自动设置。

他们是

  • 经营和
  • 偶然

来自每个负载壳体的各种位移和应力示于图6和图7中。

有限元分析中的流离失所的形状
图6:FEM分析中的位移形状
峰值应力会导致有限元分析
图7:峰值应力导致有限元分析

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进一步的应力强度因子研究

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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

One thought on “重要性&压力强度因子(SIF)对PDF的影响

  1. 感谢您解释了通过将管道的时刻除以焊接到该部件的匹配管的截面模量来找到标称应力。最近我一直有兴趣了解焊接技术的未来。了解焊接中的一些数学是有趣的,所以我很高兴你分享!

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