一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构，解决三通结构在服役过程中因应力集中造成的承载能力和抗疲劳能力结构强度下降的问题。本实用新型专利技术包括三通主体，三通主体连接有3根接头管道，三通主体与接头管道的连接处设置有圆弧过渡区域，接头管道的端部设置有接口，接口的外径小于接头管道的外径，接头管道与接口之间采用倒角圆滑过渡。采用新型三通结构设计，重新设计三通结构的连接区域，在尺寸突变区设计能够降低应力集中的圆弧过渡区域，并增加三通本体与接头管道连接部位的结构尺寸，将应力集中部位由三通本体与接头管道的连接部位转移至结构加强的三通本体上，达到缓冲机械应力并提高小径管强度的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构


[0001]本技术属于三通结构设计
，具体涉及一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构。

技术介绍

[0002]小径管在电力、热力等主机设备中应用广泛，由于管线结构复杂的特点，在管路布置中多采用三通结构进行管路分支，三通结构件由于结构、服役环境等因素接头处容易出现裂纹，导致该处发生失效，三通结构实际运行过程中，由于受到振动以及焊接残余应力等作用，容易在管与三通主体过渡的位置发生断裂失效，但目前小径管三通结构的研究较少，无法对三通结构的受力分布情况进行分析，从而采取有效的结构优化措施。
[0003]目前在工程中所应用的小径管三通结构，在设计过程中仅仅考虑结构可应用性的问题，忽略了该结构在振动、拉伸、挤压工况下的应力集中问题，进而使得该结构在服役过程中成为整个复杂管线的易损部位，进而导致事故的发生，造成较为严重的经济损失。因此，针对目前小径管三通在服役过程中存在的此类问题，本技术提供了一种具有缓冲机械应力，提高结构强度的小径管三通结构。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构，解决三通结构在服役过程中因应力集中造成的结构强度下降的问题，从而保证小径管三通结构服役的安全性。
[0005]本技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构，其特征是，包括三通主体，所述三通主体连接有3根接头管道，所述三通主体与接头管道的连接处设置有圆弧过渡区域，所述接头管道的端部设置有接口，所述接口的外径小于接头管道的外径。三通主体的尺寸大于接头管道和接口的尺寸，且三通主体与接头管道之间采用圆滑的圆弧角进行过渡。
[0006]在三通主体与接头管道结合的部位，是三通结构的尺寸突变部位，是整个三通结构中应力集中程度最为严重的部位，在该部位增加尺寸较大的圆弧过渡区域进行过渡，同时增加三通主体的尺寸，确保所设计的圆弧过渡区域能够在三通主体和接头管道之间过渡良好，以降低应力集中。
[0007]本技术在小径管三通结构的三个接头管道上进行重新设计，加厚与三通主体直接相连的接头管道管壁的厚度，此时接头管道的端部无法满足与原有设计管道尺寸相一致的要求，因此在距接头管道端部一定距离处，增加用于过渡的倒角，形成接口，以满足管路中管道的连接要求。
[0008]本技术能够将三通结构应力集中部位从三通主体与接头管道的连接处转移到三通主体上，降低薄弱部位的应力集中程度，进而达到缓冲机械应力、提高结构强度的目的。
[0009]本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：能够有效降低在三通主体与接头管道过渡处存在的应力集中程度，在实际应用过程中，能够起到良好的缓冲机械应力的作用，同时，增加了与三通主体连接的接头管道管壁的厚度，进一步提高了三通结构的结构强度，极大地增加了三通结构服役的安全性。
附图说明
[0010]图1是本技术中三通结构的剖视结构示意图。
[0011]图2是本技术中三通结构的俯视结构示意图。
[0012]图3是本技术中三通结构的有限元分析网格划分图。
[0013]图4是本技术中三通结构的实体模型图。
[0014]图中：三通主体1、接头管道2、圆弧过渡区域3、接口4。
具体实施方式
[0015]下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。
[0016]参见图1，一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构，包括三通主体1，三通主体1连接有3根接头管道2，三通主体1与接头管道2的连接处设置有圆弧过渡区域3，接头管道2的端部设置有接口4，接口4的外径小于接头管道2的外径。
[0017]首先，建立三通结构的实体模型，用于有限元计算分析三通结构的应力分布情况，对三通结构整体进行自由网格划分，网格尺寸设置为1mm，如图3、图4所示。为了便于进行有限元分析计算，拟定三通结构的材料为0Cr18Ni9不锈钢材料，利用该材料的有关物理特性进行计算。在进行有限元分析计算时，将三通结构左侧的接头管道2进行刚性固定，对右侧接头管道2上表面施加载荷，载荷大小为5000N。
[0018]对比例。
[0019]在三通主体1与接头管道2的连接处不设置任何过渡结构，三通主体1的尺寸拟定为35
×
35
×
35mm，此时，三通主体1与接头管道2处存在明显的形状突变，对该结构进行结构应力分布计算，以与本技术实施例进行对比。
[0020]应力主要分布在三通主体1与接头管道2的连接处以及载荷施加端的接头管道2上，三通主体1的部分区域也存在应力集中现象，并且在三通主体1与接头管道2的连接处是应力最为集中的区域，最大应力位于该处，且该处的应力值远远大于其余两处三通主体1与接头管道2连接处的应力值，是运行过程中裂纹产生的高发区；而在载荷施加端的接头管道2上，则随着距三通主体1的距离越远应力越小，呈递减趋势。
[0021]实施例1。
[0022]在三通主体1与接头管道2的连接处增加半径为10mm的圆弧过渡区域3，由于圆弧过渡区域3的尺寸较大，因此三通主体1的尺寸为45
×
45
×
45mm。
[0023]应力依旧主要分布于三通主体1与接头管道2的连接处以及载荷施加端的接头管道2上，而三通主体1上的应力集中几乎消失。虽然三通主体1与接头管道2的连接处依旧是应力最为集中区域，但是最大应力值明显大幅降低，三通结构件整体应力降低，应力集中得到了有效的缓解。
[0024]实施例2。
[0025]将三通结构的3根接头管道2均从三通主体1与接头管道2的连接处向外加厚5mm，长度为20mm，对三通主体1与接头管道2的连接处增加半径为5mm的圆弧过渡区域3，加厚层与接头管道2的过度位置增加10mm的倒角，形成接口4，其它尺寸保持不变。
[0026]应力主要分布在三通主体1与接头管道2的连接处、三通主体1以及载荷施加端接头管道2的部分区域内，但最大应力不再位于三通主体1与接头管道2的连接处，而是位于三通主体1上。将本实施例中所设计后的三通结构与对比例1、实施例1进行对比发现，虽然三通结构上应力集中处的最大应力值有所增加，但所增加的程度并不大，且应力集中部位位于三通主体1上，从而避开了三通主体1与接头管道2连接处这个易失效的薄弱位置，而此时的三通结构是经过加厚的，其强度有了很大的提升，能够承受载荷的上限有了很大的提升。因此，本实施例中设计的三通结构能够有效缓冲机械应力，并提高了三通结构的强度。
[0027]本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0028]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本技术结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有缓冲机械应力与提高强度的小径管三通结构，其特征是，包括三通主体（1），所述三通主体（1）连接有3根接头管道（2），所述三通主体（1）与接头管道（2）的连接处设置有圆弧过渡区域（3），所述接头管道（2）的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖平文，齐佶，许帅，张向军，杨文涛，聂海军，宋玉，孟劼，张祖哲，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：