补偿弯臂长度对Z形补偿管段应力的影响

针对工作管(材质为Q235B)规格为D1220×14的保温管,在被补偿弯臂取循环温差作用下的过渡段长度,补偿弯臂分别取1～14倍弹性臂长的条件下,对水平埋设Z形补偿管段的最大等效应力(范式等效应力,基于第四强度理论)进行有限元模拟,分析Z形补偿管段最大等效应力出现最小值时对应的补偿弯臂长度。Z形补偿管段最大等效应力(出现在弯头外壁)随着补偿弯臂长度的增大先减小后增大。补偿弯臂长度由1倍弹性臂长增加到4倍弹性臂长时,最大等效应力迅速减小。补偿弯臂长度为4～9倍弹性臂长时,最大等效应力随补偿弯臂长度的增大而减小,但变化幅度不大。当补偿弯臂长度大于9倍弹性臂长后,最大等效应力随着补偿弯臂长度的增大逐渐增大。最大等效应力的最小值出现在补偿弯臂长度为9倍弹性臂长时。由模拟结果可知,当补偿弯臂长度小于1. 5倍弹性臂长时,弯头的最大等效应力大于3倍钢材许用应力(钢材许用应力取125 MPa),此时弯头应力较大,易发生疲劳破坏。