异径管应力分析

异径管在受压管道系统中是常见的重要部件，但对异径管问题的研究基本还是空白。通过理论分析对内压以及面内弯矩、扭矩作用下同心异径管、偏心异径管、异径弯管的应力进行了研究，通过有限元数值分析和实验进行了验证。

　　主要工作有:

　　1、推导了内压作用下异径弯管的环向应力公式和经向应力公式。在相应的结构参数条件下，异径弯管的环向应力公式可以转化为同心异径管、偏心异径管、或等径弯管的环向应力公式。在此基础上推导了异径管的极限压力式。异径管的极限内压由其大端截面控制。

　　2、推导了异径管的极限弯矩公式，异径管的极限弯矩由其小端截面控制。同心异径管、偏心异径管极限弯矩均相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限弯矩。异径弯管极限弯矩由与小端面尺寸相同的同心异径管、偏心异径管的极限弯矩作为基础项，再乘以弯矩系数。根据异径弯管弯曲系数的大小分为四个区间，弯矩系数分别按相应区间的回归式计算。

　　3、推导了异径管的极限扭限公式，异径管的极限扭矩均由其小端截面控制，相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限扭矩公式作为基础项，高铬铸铁耐磨变径管，再乘以系数。同心异径管极限扭矩相对要比偏心异径管的极限扭矩略大一点，异径弯管大端面截面承受扭矩时的极限扭矩相对要比小端面截面承受扭矩时的极限扭矩小。在异径弯管承受端面扭矩作用上，双金属耐磨变径管，还提出了一端的扭矩无法完全传递到另一端的概念，扭矩在传递中会逐渐转化为弯矩。90°弯管一个端面的弯矩既可由另一个端面的扭矩转化而来。

　　4、提出了同心异径管、偏心异径管和异径弯管的有限元模型建模法.

　　　  总结出应力分布或变形的特征:

　　(1)内压作用下同心异径管大小端的面积压力差产生的弯矩引起大端相对张开、小端相对收缩的现象;

　　(2)内压作用下偏心异径管偏心侧大端内表面及偏心侧中部外表面的环向应力。

　　5上述理论成果经过了有限元数值分析和实验验证。实验还表明，内压作用下环壳的弯曲半径和管截面半径均增大，而管壁厚变化很小。

耐磨管件标准及使用范围耐磨管道主要包括耐磨弯头、直管、三通、大小头、方圆节、变径管等结构件，主要用于气力、泵送浆体等物料输送管道。由于输送介质具有硬度高，流速快，流量大等特点，输送介质长期持续对管壁产生冲击、磨损、腐蚀等使管道产生疲劳致使渐渐被磨穿。 　　根据磨损工况的不同，对耐磨管道内衬也有不同的材料选择。有内衬耐磨陶瓷管道（衬三氧化二铝，碳化硅，自蔓延耐磨变径管，氧化锆，氮硅，塞隆，氮化铝，氮化硼等）；耐磨合金管；龟甲网耐磨管件；钢橡耐磨管；钢塑耐磨管；耐磨铸石管；耐磨自蔓延复合管道 ；稀土合金耐磨管等。 耐磨管道使用范围耐磨弯头除应用于燃煤电厂除灰、排渣管、送粉、回粉管，脱硫管道。

       工业耐磨管的磨损一直是影响安全文明生产的一个因素， 随着科学技术不断发展，丹东耐磨变径管，材料也不断创新，相继出现铸石、铸钢、

合金、粘贴陶瓷等材料。其中管道内衬氧化铝陶瓷以其高耐磨性、高硬度、耐氧化、耐腐蚀性好和极高的耐高低温强度性能，已成为一种应用广泛耐磨材料，占据了世界特种陶瓷市场份额(耐磨材料)的80%左右。

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