1. 直管元件在內壓作用下的應力分布
通常將直管元件劃分不銹鋼厚壁管和薄壁不銹鋼管,根據不同的假設理論來研究直管元件的應力分布。不銹鋼厚壁管和不銹鋼薄壁管的劃分一般以k=do/di=1.2為界,當h>1.2時為厚壁管,h≤1.2時為薄壁不銹鋼管。
2. 厚壁管的應力分布
假設直管的內、外徑分別為di和do,沿壁厚任意點到管中心的距離為p,管道承受均勻的介質內壓為p,那么厚壁管中各點的應力計算表達式如下:
從上述公式可看出以下規(guī)律:①. 軸向應力σL沿管道壁厚均勻分布;周向應力σ,和徑向應力σr 沿管道壁厚分布是不均勻的。各應力沿管壁厚的分布示意圖,見圖3.3.5。
②. 周向應力σ在內壁處最大,在外壁處最?。?/span>
③. 徑向應力σr,在內壁處為-p,在外壁處為0。
④. 三個應力分量中,數值上周向應力最大,軸向應力σL次之,徑向應力σr最小。
3. 薄壁管的應力分布
對于薄壁管,在理論上有以下假設:
①. 由于管壁很薄,認為應力沿管壁是均勻分布的。
②. 對于薄壁不銹鋼管,徑向應力相對于周向應力和軸向應力很小,可以忽略不計。
③. 根據上述假設,由材料力學可知,內壓作用下薄壁不銹鋼管的應力計算表達式如下:
可見,在內壓作用下,薄壁不銹鋼管的周向應力是軸向應力的2倍,且大于0;徑向應力為0。