大型筋板加強Y形三通應力分析

【摘要】應用ANSYS軟件對一大型筋板加強Y形三通在內壓作用下應力分布情況進行了計算和分析，得到了其應力分布規律。簡述了使用有限元分析軟件進行計算和分析的思路、基本步驟及應力強度評定方法。同時對比了同等參數條件相同尺寸下無筋板加強Y形三通的應力分布結果。結果表明采用筋板加強Y形三通可有效減少三通相貫線處的應力集中，從而增強其整體承載內壓的能力，提高該類三通在工程應用中的安全可靠性。

【關鍵詞】筋板加強；Y形三通；應力分析

1、前言

現有國內標準成型三通，不論是國家標準（GB/T12459-2005）還是化工部行業標準（SH3408-2012）均為正交三通。在某項目工程設計中，由于工藝參數條件特殊，需在管道上設置一個大型Y形三通。三通在工程應用中最常見的問題是主管與支管相貫處的連接焊縫開裂而引起泄漏[1]，經各專業方案設計過程溝通協調，確定采用筋板加強Y形三通結構，以減少相貫線焊縫處的應力集中。為驗證該三通的強度和結構的合理性，特進行了有限元分析，以求得其在內壓作用下的應力分布結果。同時，筆者對同等參數條件相同尺寸下無筋板加強Y形三通的應力分布結果進行了對比。

2、模型的建立及邊界條件設定

該三通主支管尺寸均為Ф1828×14mm，加強筋板厚50mm，筋板連接處選用圓鋼Ф150mm加強，材質均為Q245R，彈性模量197GPa，泊松比μ=0.3，設計壓力0.6MPa，設計溫度為100℃，對應設計應力強度 Smt=147MPa。

采用ANSYS 12.1 Workbench有限元分析軟件進行分析計算，在建模上考慮到結構、外載及約束上的對稱性，取1/4模型進行分析計算，在網格劃分上采用三維20節點六面體單元solid186，為確保計算結果的精確性，對整個模型網格采用映射劃分，并對三通相貫線部位的網格進行局部加密。……