供热直埋管道系统经常用到三通、弯头以及变径,它们都是管道中的薄弱环节,而三通又是其中主要的薄弱部件,特别是焊制三通。因此,对焊制三通在系统中安全、经济的应用研究是非常必要的。目前国内外对供热直埋焊制三通的研究鲜有涉足,只是给出了一些经验公式。针对这一现状,本文利用ANSYS有限元模拟的方法,分析了焊制三通在内压单独作用下、温度单独作用下、内压及温度载荷共同作用下的应力变化规律。本文所做的工作简述如下:第一章阐述了论文的选题背景与意义,通过对目前供热直埋三通管件研究现状的介绍,简要阐述了论文的研究方法和内容。第二章介绍了供热直埋管道受到的各种荷载,而不同的载荷会产生不同的应力,并对应力可能导致的管道失效方式进行了分类,明确指出三通的主要失效方式是塑性变形和低循环疲劳破坏。第三章简单介绍了各种型式三通的加工工艺,重点介绍了焊制三通制作工艺的优点。第四章主要针对三通的失效形式,分析比较了国内外对于焊制三通无限塑性变形与低循环疲劳破坏的应力计算方法,介绍了国内外直管与焊制三通壁厚的计算方法。介绍了欧洲规程的帕尔姆格林—米纳公式以及S—N曲线,并计算出三通临界应力大小,从而可以判断出不同等级要求下的三通是否满足低循环疲劳破坏的安全性要求。第五章利用ANSYS有限元软件,通过对焊制三通模型施加压力载荷、温度荷载,利用第三强度理论分析:(a)当压力载荷单独作用时,最大应力出现在三通的肩部,分析其应力分布规律,得出三通模型的支管长度L=10m(分支弯头之后部分)、分支短管长度D=200mm(分支弯头之前部分)全模型的最大应力是1/4模型的1.1倍左右;(b)当压力和温度载荷一起作用时,三通最大应力出现在三通的腹部,得出了随着三通支管长度L增大,三通最大应力值接近线性增大,三通的变形增大;随着分支短管长度D的增大,三通最大应力值有减小的趋势,三通的变形失效有减缓的趋势;(c)焊制三通主管尺寸不变,支管尺寸增加,其最大应力值不是一直增大的;支管尺寸不变,主管尺寸增加,其最大应力值不是一直减小的;(d)对于焊制三通的同一个位置,内压和温度产生的应力值是可以叠加的。第六章归纳本文的研究成果,总结本文的不足之处,提出焊制三通今后的研究方向。