采用同时考虑材料和几何的非线性三维有限元数值分析技术,分析不同几何参数和不同弯曲模式下配直管连接薄壁弯头的弹塑性行为,研究几何参数和弯曲模式对弯头塑性承载能力的影响规律,获得了相应的极限载荷数值解,并在此基础上建立了极限载荷估算式.分析结果表明,在弯矩作用下,几何非线性对弯头塑性承载的影响显著；弯头在面内开弯载荷作用下的塑性行为与在闭弯载荷下的塑性行为差异很大,其塑性极限载荷值显著不同；弯头壁厚与其横截面半径的比值对弯头塑性承载能力的影响显著,其次为弯曲模式.

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件,极限载荷相应较低.为充分发挥结构的塑性极限承载能力,对弯管的塑性极限载荷进行理论分析,利用von Mises屈服准则,推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力.实验验证了理论分析的正确性.

在几个简化假设的前提下，采用弹塑性有限元方法，系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律。分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式，并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明，深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小，内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大；可采用外表面裂纹来分析；给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性。

在几个简化假设的前提下，采用弹塑性有限元方法，系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律。分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式，并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明，深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小，内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大；可采用外表面裂纹来分析；给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性。

本文采用弹塑性有限元方法，系统研究了结构尺寸D/T,r/D(名义直径和壁厚之比，肩部半径和主管名义直径之比)对挤压三通应力分布的影响。计算结果表明增大三通肩部过渡半径可以降低主、支管过渡区的最大应力，同时也使得该部位的高应力范围扩大，增大壁厚能够有效的降低相贯区和腹部的应力水平，但并不会改变应力分布规律，研究结果可为三通优化设计和含缺陷结构的完整性评定提供依据。

采用三维弹塑性小变形有限元技术，对内压下含以腹部为中心的环向裂纹等径焊制三通的极限载荷进行了系统分析。结果表明（a／T≤0．5）和短深裂纹（a／T≥0．75）对极限压力影响很小，肩部中心裂纹以对三通极限承载能力的削弱远小于腹部中心理裂纹。此结果可为压力管件完整性评估提供基础数据。

针对现有复合管制造工艺中存在的问题,研制开发了一种焊接不锈钢衬里复合管液压成形装置,介绍了该装置液压成形系统的工作原理及技术特点.阐述了复合管液压成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在液压成形过程中内管及外管的应力应变状态.推导出了复合管残余接触压力与成形压力之间关系的理论计算公式,通过实验对公式进行了验证.结果表明该装置结构及其计算方法适于工程应用.

研制开发了一种径向自紧密封式不锈钢衬里复合管液压胀合成形装置.讨论了复合管液压胀合成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在胀合成形过程中内管及外管的应力应变状态.利用变形协调条件,得出了胀合压力pe与复合管内外管之间残余接触压力pr*的理论计算公式,并通过试验对公式进行了验证.结果表明该装置结构及其计算方法均可适于工程应用.

针对现有复合管制造中存在的问题,开发了一种径向自紧密封式双金属复合管液压胀合成形装置,介绍了该装置的工作原理及技术特点,阐述了复合管液压成形过程的原理,并采用弹塑性理论分析了其在液压成形过程中内管及外管的应力应变状态.利用变形协调条件,得出了成形压力与复合管内外管之间残余接触压力的理论计算公式,并通过实验对公式进行了验证.结果表明,该新技术性能可靠且可适于工程应用.

根据基本假设,建立双金属复合管的材料模型及力学模型.采用弹塑性理论,分析双金属复合管液压成形过程中内管及外管的应力应变状态.利用变形协调条件,得出液压力Pi与复合管内外管之间残余接触压力P*c的计算公式,给出液压成型压力的最大值与最小值,并通过试验验证理论公式的准确性.双金属复合管复合成形时要想获得残余接触压力,外层管材料屈服强度必须大于内层管材料屈服强度或强化后的应力值.