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异径管应力分析

异径管在受压管道系统中是常见的重要部件,但对异径管问题的研究基本还是空白。通过理论分析对内压以及面内弯矩、扭矩作用下同心异径管、偏心异径管、异径弯管的应力进行了研究,通过有限元数值分析和实验进行了验证。

　　主要工作有:

　　1、推导了内压作用下异径弯管的环向应力公式和经向应力公式。在相应的结构参数条件下,异径弯管的环向应力公式可以转化为同心异径管、偏心异径管、或等径弯管的环向应力公式。在此基础上推导了异径管的极限压力式。异径管的极限内压由其大端截面控制。

　　2、推导了异径管的极限弯矩公式,异径管的极限弯矩由其小端截面控制。同心异径管、偏心异径管极限弯矩均相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限弯矩。异径弯管极限弯矩由与小端面尺寸相同的同心异径管、偏心异径管的极限弯矩作为基础项,再乘以弯矩系数。根据异径弯管弯曲系数的大小分为四个区间,弯矩系数分别按相应区间的回归式计算。

　　3、推导了异径管的极限扭限公式,异径管的极限扭矩均由其小端截面控制,相当于与小端口截面尺寸相同的直管的极限扭矩公式作为基础项,再乘以系数。同心异径管极限扭矩相对要比偏心异径管的极限扭矩略大一点,异径弯管大端面截面承受扭矩时的极限扭矩相对要比小端面截面承受扭矩时的极限扭矩小。在异径弯管承受端面扭矩作用上,还提出了一端的扭矩无法完全传递到另一端的概念,扭矩在传递中会逐渐转化为弯矩。90°弯管一个端面的弯矩既可由另一个端面的扭矩转化而来。

　　4、提出了同心异径管、偏心异径管和异径弯管的有限元模型建模法.

　　　  总结出应力分布或变形的特征:

　　(1)内压作用下同心异径管大小端的面积压力差产生的弯矩引起大端相对张开、小端相对收缩的现象;

　　(2)内压作用下偏心异径管偏心侧大端内表面及偏心侧中部外表面的环向应力。

　　5上述理论成果经过了有限元数值分析和实验验证。实验还表明,内压作用下环壳的弯曲半径和管截面半径均增大,而管壁厚变化很小。

变径管制作方法

　　异径管的圆度不应大于相应端外径的1%，且允许偏差为±3mm。异径管的材质执行SY/T5037、GB/T9711、GB/T8163、美标ASTM A106/A53 GRB，API 5L、APT5CT、ASTM A105、ASTM A234、ASTM A106、DIN德国标准及客户要求标准

　　异径管(大小头)是用于管道变径处的一种管件。通常采用的成形工艺为缩径压制、扩径压制或缩径加扩径压制，对某些规格的异径管也可采用冲压成形。

　　缩径/扩径成形

　　异径管的缩径成形工艺是将与异径管大端直径相等的管坯放入成形模中，通过沿管坯轴向方向的压制，使金属沿模腔运动并收缩成形。根据异径管变径的大小，分为一次压制成形或多次压制成形。

　　扩径成形是采用小于异径管大端直径的管坯，用内冲模沿管坯内径扩径成形。扩径工艺主要解决变径偏大的异径管不易通过缩径成形的情况，有时根据材料和产品成形需要，将扩径与缩径的方法合并使用。

　　在缩径或扩径变形压制过程中，根据不同材料和变径情况，确定采用冷压或热压。通常情况下，尽量采用冷压，但对多次变径而引起严重的加工硬化的情况、壁厚偏厚的情况或合金钢的材料宜采用热压。

　　冲压成形

　　除使用钢管为原料生产异径管外，对部分规格的异径管还可用钢板采用冲压成形工艺进行生产。拉伸所使用的冲模形状参照异径管内表面尺寸设计，用冲模将下料后的钢板冲压拉伸成形。

煤矿管道发展史：

随着科技和经济的发展，新型技术应用到煤矿井下用管道上，尤其是塑料管道的发展，使煤矿井下用管道迅速发展，并涌现出众多性能优异、重量轻、易于安装使用的新产品。玻璃钢夹砂管、实壁聚乙烯阻燃抗静电管、硬质聚实壁阻燃抗静电管作为一代产品首先出现，但由于生产工艺、生产技术的限制以及产品自身存在的缺点、产品价格高等缺陷，这些管道应用的效果不算很成功。在众多企业的技术攻关后，又出现一些新型产品，如聚氯yi烯缠绕管，该管材先挤出聚氯yi烯型材，再经过缠绕成型后，在管材外包裹一层阻燃抗静电材质。该种管材属于一代产品的改进型。目前，第二代管材正在出现，该管材的特点是以钢丝、钢带、冲孔钢板以及玻璃纤维等增强的热塑性塑料管材，通过多层共挤技术，缠绕复合技术等将增强介质、粘接剂、阻燃抗静电材料复合为一整体，具有耐腐蚀、高强度、高的耐正压和耐负压性能，并且质量轻，便于安装等特点。

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铸造行业发展趋势

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(3)市场国际化竞争日益激烈，市场的竞争日趋国际化。虽然我国铸件产量跃居***首位已经多年，但是我国铸件出口仍然以中低端产品为主，对于一些特殊的产品，我国目前以进口为主。未来随着我国铸造技术水平的提升，铸件市场的国际化竞争将日趋激烈。规模企业在树立品牌的同时，更多地会将目光投向国际市场。