[發(fā)明專利]一種基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910305513.6
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110020492B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彬;趙哲;王夢;辛自立;常仁珂;張迪;劉國慶;王振峰;王建新;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 蘇州知途知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32299
• 代理人: 張錦波;馬剛強(qiáng)

1.一種基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：對彎管進(jìn)行建模，取1/2彎管作為研究對象，測量彎曲角度A，彎管內(nèi)直徑d，彎管彎曲半徑R，彎曲度k＝R/d，壓力作用位置中軸向角為α，環(huán)向角為β；

S2：建立關(guān)于流體密度ρ、彎管的入口流速v、彎管的出口壓強(qiáng)P₀、內(nèi)壓P的無量綱化壓強(qiáng)分布模型；

S3：對流體密度ρ、彎管的入口流速v和出口壓強(qiáng)P₀下導(dǎo)入彎管模型中進(jìn)行流動過程的數(shù)值模擬，獲取內(nèi)壓P的值，并對無量綱化壓強(qiáng)分布模型進(jìn)行擬合，求解出無量綱化壓強(qiáng)分布模型的待定系數(shù)；

S4：將求解出的待定系數(shù)的值代入環(huán)向分布應(yīng)力公式和軸向分布應(yīng)力中；

S5：將流體密度ρ、彎管的入口流速v和出口壓強(qiáng)P₀的值分別代入S4步驟中的環(huán)向分布應(yīng)力公式和軸向分布應(yīng)力公式中，計(jì)算相同工況下的環(huán)向分布應(yīng)力和軸向分布應(yīng)力大小；

S6：取環(huán)向分布應(yīng)力和軸向分布應(yīng)力中的較大值，作為選取值較大的建立相應(yīng)的變壁厚彎管壁厚數(shù)學(xué)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S2步驟中無量綱化壓強(qiáng)分布模型：

其中ρ為流體密度、v彎管的入口流速、P₀彎管的出口壓強(qiáng)、P為內(nèi)壓，n₁、n₂、n₃和n₄為待定系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S3步驟中采用軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬，采用1stOpt軟件對無量綱化壓強(qiáng)分布模型進(jìn)行擬合以求解出n₁、n₂、n₃和n₄。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S4步驟中，環(huán)向分布應(yīng)力σ_β1公式為：

，

軸向分布應(yīng)力σ_α1公式為：

其中t₀＝[R/(R+rsinβ)]t，t₀為變壁厚彎管壁厚，t為原始理論壁厚。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)方法，其特征在于，S6步驟中，若環(huán)向分布應(yīng)力大于軸向分布應(yīng)力，則變壁厚彎管壁厚數(shù)學(xué)模型為

若環(huán)向分布應(yīng)力小于軸向分布應(yīng)力，則變壁厚彎管壁厚數(shù)學(xué)模型為：

其中，σs為材料的許用應(yīng)力。

6.一種基于TRESCA強(qiáng)度理論的彎管變壁厚設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，包括：

建模模塊：用于對彎管進(jìn)行建模，取1/2彎管作為研究對象，測量彎曲角度A，彎管內(nèi)直徑d，彎管彎曲半徑R，彎曲度k＝R/d，壓力作用位置中軸向角為α，環(huán)向角為β；

壓強(qiáng)分布模型建立模塊：用于建立關(guān)于流體密度ρ、彎管的入口流速v、彎管的出口壓強(qiáng)P₀、內(nèi)壓P的無量綱化壓強(qiáng)分布模型；

求解模塊：用于對流體密度ρ、彎管的入口流速v和出口壓強(qiáng)P₀下導(dǎo)入彎管模型中進(jìn)行流動過程的數(shù)值模擬，獲取內(nèi)壓P的值，并對無量綱化壓強(qiáng)分布模型進(jìn)行擬合，求解出無量綱化壓強(qiáng)分布模型的待定系數(shù)；

計(jì)算模塊：用于將求解出的待定系數(shù)的值代入環(huán)向分布應(yīng)力公式和軸向分布應(yīng)力中；

比較模塊：用于將流體密度ρ、彎管的入口流速v和出口壓強(qiáng)P₀的值分別代入計(jì)算模塊中的環(huán)向分布應(yīng)力公式和軸向分布應(yīng)力公式中，計(jì)算相同工況下的環(huán)向分布應(yīng)力和軸向分布應(yīng)力大小；

模型確定模塊：用于取環(huán)向分布應(yīng)力和軸向分布應(yīng)力中的較大值，作為選取值較大的建立相應(yīng)的變壁厚彎管壁厚數(shù)學(xué)模型。