线，而新R6选择2曲线并没有考虑结构形状特性。对于对一些特定材料和特定的几何 构件，CEGB也提出应通过有限元计算得到人和■^使用更高精度的R6选择3曲线。
因此本文所有的计算工作可以用来对三通肩部穿透裂纹进行评定-需要说明的是，本文 塑性区修正考虑的是1.1倍的原始裂纹尺寸是比较粗糙的，有待于进一步的研究和完善。
6.6小结
本章对焊制异径三通弹塑性研究得到以下结论：
(11通过在ANSYS中改造HOR幂硬化材料的定义式，使其符合能够描述材料各项 同性强化特性的Voce硬化理论，并用材料本身的结构、性能参数和外载等已知量确定 了 Voce硬化理论的材料性能参数R0, 成功的改造并导入了幂硬化指数。
• (2)在纯内压载荷作用下，三通主管和支管的全塑性解系数都是随着幂硬化指数尽
的增大而增大，当《为定值时，4随着裂纹长度的增大而增大，随着壁厚的变小而增大。 相同的和0/D下，主管的h值比支管的要大。
(3)在内压弯矩联合载荷作用下，三通主管和支管的尽值比相应的纯内压情况的值 要小，且h随着弯矩载荷的比例的增大而不断减小。
(4)研究表明，结构形状特性直接影响了塑性区修正的尺寸，制作失效评定曲线时 要给于足够的重视。
(5)当幂硬化指数较小时，使用GB/T19624-2004 二级评定曲线评估时略显保守。而 当幂硬化指数较大，裂纹长度较长时，使用GB/T19624-2004 二级评定曲线进行安全评 估不能完全保证有足够的安全•本文计算的F值和化值可以作出精度最髙的以•/积分为 基础的新R6选择3曲线，用新R6选择3曲线对含裂纹构件进行评估是最严格的。
结 论
本文以断裂力学理论为基础，采用有限元分析方法，借助有限元分析软件ANSYS， 对焊制异径三通进行了分析研究。对无缺陷焊制异径三通在内压，内压弯矩联合载荷作 用下的应力进行了分析后，建立了含肩部轴向穿透裂纹焊制异径三通的有限元模型，计 算了内压、弯矩载荷下的线弹性断裂参量计算了内压、内压弯矩联合载荷作用下 的全塑性_/积分七，并整理得到形状因子尸和全塑性解系数4，拟合出F计算式，给 出了 4的表格。通过本文的工作，得到了如下结论：
(1)对无缺陷焊制异径三通在内压，内压弯矩联合载荷作用下的应力分析表明：三 通在连接部位附近存在很大的应力集中，三通肩部和腹部的应力水平比直管段高出数 倍；在纯内压时，肩部的应力集中程度明显高于腹部；在内压和弯矩组合作用时，腹部 的应力集中程度稍高于肩部•由于三通肩部和腹部的应力集中，可能会导致裂纹的产生。
(2)建立含中心穿透裂纹板和含轴向穿透裂纹直管有限元模型，计算了各尺寸下裂 纹板和裂纹管的&值，发现本文的&计算值与EPRI提供的解有较好的吻合，证明 本文选用的模拟裂纹尖端的奇异单元，分区建模的方法以及ANSYS中用于计算应力强 度因子模块都是正确的。
(3)在对无缺陷的三通应力分析的基础上，建立了肩部含轴向穿透裂纹的三通有限 元模型。为了得到既能满足工程精度要求又能节省计算时间的三通有限元模型，本文对 三通几何尺寸和单元分布进行了大量的研究，得到了以下结论：
①三通的主管和支管的应力强度因子的值，都是随着支管管径的增加而增大，因 此选择支管管径较大的三通进行研究可以满足各种不同支管管径三通安全评定的要求^ 本文选择主管管径为356mm时，选择了支管管径为325mnu经过无因次处理以后可以 广泛应用。
②主管和支管的尽值，均随着管长尺寸L的增大而增大，当L増大到lOOOnun时， 继续增大i的值对主管和支管的&值的影响不显著，因此本文选择管长尺寸为 1000mm。
③在厚度方向建立一层，两层或三层单元对主管和支管的&值的影响不大，本文 为了节省计算时间，在满足精度要求的情况下，选择了在厚度方向建立一层单元•
④主管和支管的&值均随着外围扩展区轴向单元数的增加而增大，当外围扩展区 轴向分布的单元数达到15个时，主管和支管的K,值变化很小，因此本文选择了外围扩 展区单元数为15。
⑤通过对环向单元分布的反复试算，最后1/2的三通有限元模型在主管环向分布了 43个单元，在支管环向分布了 38个单元。
(4)在内压，弯矩下，分别计算了主管和支管的&的值，并通过相应的公式计算得 到形状因子F。计算结果表明：
①在内压作用下，主管和支管的尺,值均随载荷的增加而线性增加，随着裂纹长 度的增加而增加，随着壁厚的减小而增加。主管和支管的形状因子F随着裂纹长度的 增加而增加，随着壁厚的减小而增大。
②在弯矩作用下，主管和支管的&值均随着弯矩的增大而线性增大，随着裂纹 长度的增加而增大，随着壁厚的减小而增加。主管和支管的形状因子F随着壁厚的减小 而增大，随着裂纹长度的增大而呈现减小的趋势。
③根据尸的计算值拟合了形状因子尸的计算公式，拟合公式精度满足工程应用的 要求，工程安全评定可以直接应用。
(5)在纯内压作用，不同内压弯矩载荷比下，求解了不同壁厚，不同裂纹尺寸， 不同幂硬化指数三通裂纹的弹塑性■/积分,并通过EPRI工程方法处理得到全塑性
解系数研究结果表明：
①在纯内压载荷作用下，三通主管和支管的全塑性解系数都是随着幂硬化指数» 的增大而增大，当》为定值时，A随着裂纹长度的增大而增大，随着壁厚的减小而增大。 相同的ZJ/r和a/Z)下，主管的尽值比支管的要大。
②在内压弯矩联合载荷作用下，三通主管和支管的仏值比相应得纯内压情况的值 要小，且仏随着弯矩载荷的比例的增大而不断减小。
③全塑性解系数化以表格形式给出，非常方便工程安全评定的査阅。
④研究表明，结构形状特性直接影响了塑性区修正的尺寸，制作失效评定曲线时 要给于足够的重视。
(6)通过本文的计算值，作出了不同的失效评定曲线•通过计算比较发现：相同裂 纹长度时，主管比支管要危险；本文分别给出了主管和支管的F值和；^值方便主管和支 管裂纹长度不同情况的安全评定：当幂硬化指数较小时，使用GBW19624-2004 二级评 定曲线评估时有时保守；当幂硬化指数较大，而裂纹长度较长时，使用GB/T19624-2004 二级评定曲线进行安全评估不够安全；本文计算的F值和化值可以作出精度最髙的以 积分为基础的新R6选择3曲线，用新R6选择3曲线对含裂纹构件进行评估是最严格 的.
