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高壓管匯即高壓流體控制件的總匯，它主要包括活動(dòng)彎頭、三通、直管及管端頭。高壓管匯在石油化工行業(yè)被廣泛應(yīng)用，由于內(nèi)部承受很高的沖擊壓力和交變荷載，厚度磨損較大。隨著管道使用周期的不斷增長(zhǎng)，高壓管匯產(chǎn)生疲勞斷裂，安全可靠度降低，因此工程界對(duì)高壓管匯的破損預(yù)測(cè)和使用壽命評(píng)判極為關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者對(duì)高壓管匯及管道的破壞、失效、評(píng)定方法和強(qiáng)度分析已有過了很多研究，但是通常研究的壓力荷載工況為40 MPa以下，對(duì)于壓力荷載為50-100 MPa很少有人研究。
從目前公開發(fā)表的研究結(jié)果看，采用有限元法對(duì)應(yīng)力的分析只限于彈性變形的范圍，國(guó)外對(duì)壓力管道的研究，主要側(cè)重于管道的腐蝕斷裂問題和管道破壞后的安全問題。目前國(guó)內(nèi)的研究工作主要集中于壓力容器的缺陷評(píng)定，且大部分的研究、分析、實(shí)驗(yàn)工作主要集中于起裂評(píng)定，而結(jié)構(gòu)的安全分析要考慮裂紋的起裂、斷裂、失穩(wěn)的全過程，因此對(duì)于高壓管匯特別是壓力超過40 MPa的高壓管匯的強(qiáng)度分析及疲勞壽命預(yù)測(cè)成為一項(xiàng)空白。
ALGOR Super Sap93 FEAS (finite element analysis)是工程中常用的有限元分析系統(tǒng)軟件，主要應(yīng)用在DOS系統(tǒng)下Vizi CAD是它的強(qiáng)大規(guī)模的有限元前后處理軟件，若硬盤空間足夠，可以處理5-6萬(wàn)個(gè)自由度，它對(duì)微機(jī)的設(shè)置及安裝仍停留在DOS層面上，十分簡(jiǎn)便，前處理SD2h和后處理Sviewh功能齊全，可視化效果較好，是比較理想的有限元分析軟件。
應(yīng)用Sap93有限元分析系統(tǒng)建立3種高壓流體控制件的計(jì)算模型，由于3種高壓流體控制件均屬于后殼，故采用三維實(shí)體單元拋分網(wǎng)格，高斯積分階數(shù)為二階，單元類型為非協(xié)調(diào)元，No.3活動(dòng)彎頭有限元圖見圖。
通過有限元分析，可以找出各種高壓流體控制件在3種工況下的最大位移及最大應(yīng)力所在位置，活動(dòng)彎頭最大應(yīng)力位于彎頭內(nèi)側(cè)壁的中間部位，最大位移分布在彎頭的端部及彎頭內(nèi)側(cè)壁的中間部位，三通管的最大應(yīng)力和最大位移分布在三通的腋窩交叉處，是由于應(yīng)力集中而引起的，直管的最大位移分布在直管端部的約束處，其最大應(yīng)力沿管內(nèi)壁均勻分布。根據(jù)以上的分析結(jié)果表明，最大應(yīng)力及最大位移是由應(yīng)力集中和固定端約束而引起的，這些部位是高壓管匯經(jīng)常發(fā)生破壞的部位，準(zhǔn)確地判定這些破損部位，在工程上極為重要，可為高壓管匯的破損預(yù)測(cè)提供科學(xué)的依據(jù)。
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