三通是石油、化工管道和电站管网中大量采用 的压力管件，在形式多样的三通管中，挤压三通由 于其独特的优越性而被大量采用。挤压三通的制造 是根据金属塑性变形原理，将内充超高压油的管 坯，在一定轴向压力和速度下，使管坯金属在模腔 内产生塑性流动而成。其特点是相贯线处大弯曲应 力区域中没有焊缝，便于进行无损探伤，保证其可 靠性大大优于其它种类的三通，并且肩部挤压增 厚，强度有了改善。目前挤压三通在各行业尤其是 化学:L_业中得到了广泛的应用，不少国家都制定了 挤压三通的制造标准，如美国国定标准ANSI B16.9 《钢制对焊管件》，日本国家标准J1SB2311《普通管 道用钢制对焊管件》。我国现沿用的标准有原化工 部设计标准HGJ514《碳钢、低合金钢无焊缝对焊 管件》，国标GB12459《钢制对焊无缝管件》
由于三通几何形状复杂，数学分析困难，至今 没有完整的有关强度的理论分析解，各国设计标准
也太多采用了E力面积法、削弱系数法等经验计算 方法，这些计算方法并没有考虑三通肩部的挤压圆 角对三通强度的影响，因而具有更大的近似性。本 文通过建立简化模型，考虑了挤压角的影响，得到 了挤压圆角处的强度计算公式，为今后进行有关的 挤压三通强度设计和选魁，提供了参考依据.
1结构分析
二通是不规则的几何异形体，七:、定管相贯， 柑'与于在圆柱筒体上g向大开孔主管上的这部分 面积失去了承载能力，其载荷只能叠加到支管的拫 茎部位，即所谓三通肩部，故在此局部区域形成峰 值应力3有限元分析和应力测试结果表明，两侧肩 部的内壁转角处是峰值应力区■：转角「太小时、应 力集中系数大，对三通强度不利。tfiir过大，应力 集中幅度增大，对强度也不利。美国原子能压力容 器法规规定内转角只为转龟壁
转角r小，外转角r大，使得最弱的肩部有最多的 金属，有利补强a挤压三通的成型工艺恰好保证了 结构受力的要求。管坯经轴向挤巧、以大量的长度 (或径向）补偿的同时，使三通的‘肩¥和腹部得到 局部增厚，分别相当于公称壁厚的1.40和1,25 倍，爆破试验证明其整体结构强度已超过相应直管 的强度。
针对如图1所示的挤压三通的结构特点，可以 把其看成由三个部件组成：筒体，挤压圆角接头及 接管。各部件相互连接处的受力情况如图1所示, 在筒体与挤压圆角的连接处，作用着轴向力 横向力匕以及弯矩在挤压圆角与接管连接 处，作用着轴向力横向力
挤压三通一般具有较大的挤压圆角半径，因此 可以把挤压角处看作一个具有负曲率的圆环壳，对 于圆环壳受内压或外载荷作用时，壳体内的弹性应 力分布并没有衰减的趋势，它们对整个坏壳体的应 力都是有影响的。因此，虽然部件相互连接处的作 用力都是考虑它们之间的变形连续条件而得出的' 并且对于筒体及接管都将产生二次应力及局部薄膜 应力，但对于挤压圆角处来说，它们产生的应力为 一次薄膜应力及一次弯曲应力C
图1挤压三通结构示意图
当挤压圆角半径相对筒体壁厚较小时，挤压圆 角处的应力性质发生变化，此时筒体与接管的连接 处可看成筒体与接管直接连接，在内壁处具有一定 的圆角过度，这时三通应看成接管和筒体两部分组 成，挤压圆角处的内壁圆角半径将对峰值应力有较 大的影响。可见，圆角半径对整个挤压三通强度的 影响是很大的，它的数值不但对挤压角处的应力分 布有影响，而且将改变应力的性质。目前、尚没有 较完善的方法来具体判定内壁圆角半径对翻边管接 头应力性质的影响，一般对内壁圆角半径规定一定 的限制，以防止出现较大的一次弯曲应力3
2理论分析
对于工业应用最广泛的等径挤压三通，可以进
行以下假设，以建立力学模型：（1)主支管正交且 壁厚均匀相等，二者具有无限的长度；（2)主支管 强度相等，即受到同样的削弱。按照四通模式考 虑’可取如图2部分进行分析；（3)壳体壁厚足够 薄(R/t > 20),且为理想圆柱体；（4)挤压圆角 在纵向平面内为理想的四分之一圆弧，且与主支管 相切，忽略挤压造成的壁厚不均匀、即挤E圆角处 等厚度-
2.1 JL钶分析
把整个三通看成由一系列条块组成的结构，每 一长条具有无限小的宽度，且都承受内压载荷，在 不同条块的连接处满足载荷和变形的连续条件对 于纵向平面内挤压圆角处的条块圆弧来说 (图2),它具有无限窄的宽度和有限的长度（JTT/ 2)，而主管筒体上的条块CD具有无限窄的宽度和 半无限长度。很明显，条块CD的曲率半径就是主 支管的半径而挤压圆角处的弧线条块的 第一曲率半径为r，第二曲率半径的大小可以通过 下面的几何分析来决定。
由等径三通的结构特点可知，截面FB实质上 为一个以F点为中心的半个椭圆（图2),其短轴 半径b为R'长轴半径为FB0通过简单的几何分 析，可以
图2挤压三通结构四分之一横截面 在FB确定的半椭圆上，S点的曲率半径允由 椭圆半径的几何关系，可以很容易得到：
亍是，纵向平面内挤压圆角处的条块仙(7， 可以看成以为半径，绕垂直于i线FB的某一 轴线为轴心的圆环壳上的一个圆弧条 2.2栽荷分析
由前面假设可知，在挤压三通的纵向平面内, 圆弧线狀(7条块的载荷和变形，对于B点来说具 有对称性，因此可以取其一半SC来考虑t对于筒 体条块at和挤压圆角条块说其边缘载荷在图j 给出，二者交点c的法向转角应该满足连续条件：
