内压弯矩下含内表面裂纹弯管的应力强度因子分析

"内压和弯矩作用下含轴向内表面裂纹弯管的KI和KII有限元解，曹国俊，李惠荣，大连理工大学化工学院化工机械系" 这篇论文探讨了在内压和弯矩共同作用下，含有轴向内表面裂纹的弯管的应力强度因子(KI和KII)的有限元分析。作者曹国俊和李惠荣来自大连理工大学化工学院化工机械系，他们利用Ansys这一大型工程计算软件，通过有限元方法构建了含裂纹弯管的仿真模型。 在压力容器和管道系统中，表面裂纹是普遍存在的问题，尤其是轴向裂纹，它们可能引发设备的失效。因此，准确计算在各种应力状态下的应力强度因子对于预测裂纹扩展速度和评估结构的剩余寿命至关重要。现有的计算应力强度因子的方法包括解析法、边界配位法、有限单元法、边界元素法、权函数法和线弹簧模型等。尽管已有文献提供了不同类型的管道和管件的断裂参数解，但关于内表面裂纹弯管的研究却相对匮乏。 论文中，作者选择了实际工程中常见的Do/R=1的光滑弯管作为研究对象，裂纹位于弯管轴向的内表面，呈矩形形状并沿45°平分线对称分布。模型的关键参数包括弯管的直管段长度L、外直径Do、弯曲半径R、壁厚t以及裂纹长度2c和深度a，同时考虑了加载的弯矩M和内压P。 在建立有限元模型时，考虑到弯管应力的分布特性和裂纹尖端的应力应变场，作者进行了适当的网格划分和边界条件设定。通过求解有限元方程，可以得到在单独内压和弯矩作用下，裂纹尖端的KI和KII值。这些结果对于理解和评估含裂纹弯管在实际工况下的安全性具有重要的工程参考价值。 这篇论文填补了内表面裂纹弯管断裂参量研究的空白，提供了一种基于有限元分析的有效计算方法，对于压力容器和管道的安全评估和维护管理具有实践指导意义。