基于彈性約束的概念,分析了受內(nèi)壓厚壁圓筒產(chǎn)生塑性變形的條件。發(fā)現(xiàn)厚壁圓筒發(fā)生脆性斷裂的根本原因是,圓筒內(nèi)壁高應(yīng)力區(qū)因受到外壁低應(yīng)力區(qū)的彈性約束,在應(yīng)力達(dá)到材料的屈服條件時(shí)不能產(chǎn)生塑性變形。通過計(jì)算給出了受內(nèi)壓管道避免脆性斷裂的壁厚設(shè)計(jì)和選材方法。研究結(jié)果表明,對外直徑2b=300mm的不同管線鋼,隨屈強(qiáng)比從0.51增大到0.91,其臨界壁厚由62.2mm降低至12.9mm,極限內(nèi)壓由225.2MPa降低至69.0MPa,即選用材料的屈強(qiáng)比越低,設(shè)計(jì)管道不發(fā)生脆斷的壁厚尺寸范圍越大,在臨界壁厚尺寸范圍內(nèi)管道的極限承載能力也越高。因此使用較低屈強(qiáng)比的材料并控制合理的管道壁厚,能使管道在承受意外的沖擊內(nèi)壓時(shí),出現(xiàn)全面塑性變形,以吸收沖擊能量,避免管道脆性斷裂的發(fā)生。

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