在高压水作用下螺纹，焊缝强度校核

rongjian

①F1这个力是否应该算在这里！感觉F1属于外力，它是对整个喷嘴产生的，不单单只作用在喷嘴前段部分！
% G9 g& s3 x# i% T% y$ A我认为F1应该算，因为F1首先是作用于前段喷嘴，然后再传到后段喷嘴，此时后段喷嘴就对前段喷嘴应生牵引力。但此时由压力产生的力就不能简单地用F=P（压力）×S（截面积）来计算了，而应该考虑液体流动的情况。
7 ]' ^& F2 h2 A②还有焊缝强度=母材强度×0.85（焊缝系数）这是可以的，那螺纹强度呢？两者之和，可以达到>500MPa。
前面我已经说过，螺纹才是承受绝大部分应力的地方。我们假设螺纹的强度足够大，螺纹没有发生变形，此时焊缝是不承受力的。实际情况是螺纹会有少许的变形，此时焊缝也会承受少许的力（但力的大小比较难算）；如果螺纹的强度不够，螺纹失效了才会由焊缝承受大部分的应力，但此时螺纹的强度就不能再考虑在内了。所以你在进行计算时不能用螺纹强度和焊缝强度之和来校核而只能使用螺纹强度来进行校核。

lanyu_flypig

①如果不能简单的用P×S来算F的话，那么F就算不出来了，必须依靠流固耦合来模拟出应力结果，反过来再想想，流体的什么原因导致不能这么简化呢？麻烦给个正解，我回去查查流体力学。
' L- Z7 A, \+ V) N6 o( K: Z/ i7 q  [②听君一席话，熟读圣贤书，应该是这个道理，仔细分析了下，但是有出现新的问题，既然前面的F都出现问题，岂不是螺纹是否变形，有多大变形也不知道了，就算用ANSYS做下单纯的结构分析也无法施加载荷。
综上所述，该问题没有结果........

rongjian

问题1:液体在流动时，压力会随之释放掉一部分，所以喷嘴所受的压力就不是70MPa而比70MPa小（即公式P×S中的P不能以70MPa代入），至于小多少得通过计算；液体在喷出喷孔时会受到大气对它的一个作用力，也就是F1，也得通过计算才能得知。对于这一点我的建议是：你可以假设喷孔被堵了（此时是最危险的情况），此时就只要计算70MPa压力所产生的应力而不用再进行其它计算了，这样就比较简单了。而且在喷孔被堵的情况下都能达到强度的话，正常工作情况更应该没事。
7 P  J& O0 I* d1 n/ Y9 Y问题2:变形是不可避免的，但只要是在弹性以内都是可以的，所以应力只要是在屈服点以下（当然还得考虑一点安全系数）就可以算是合格。建议你在计算时螺纹强度和焊缝强度只能考虑其中的一个而另一个不参与到计算中去，即只考虑由螺纹受力来进行强度计算或只考虑由焊缝受力来进行强度计算。

lanyu_flypig

说的好！
' e' Q) s, u) n% G昨天晚上我回去查了下流体力学（不好意思，我本身是学流体的，有些知识都忘了，还得查一下比较稳妥），F1 确实来之于大气，其实高水离开喷嘴后淹没在大气中，携带空气继续向前喷射，速度在开始提升，随着加入进来的空气分走流体的能量的提升，速度最终开始衰减，整个过程就是高压水自由淹没射流，其实十分复杂。我最初也是想简化该过程计算，而假设将喷孔堵死来计算单纯的结构力学。这个问题上我们走到一起了。
. C* q7 Z, ?3 q至于问题二，你说到了本质，这点我开始时考虑将螺纹强度和焊缝强度叠加计算，经你这么提点，我觉得只考虑螺纹不但简化问题，而且还抓住本质，焊缝在这里其实绝大部分充当了密封的角色。该问题我现在正在做详细计算。
thank you for your idea!

lanyu_flypig

内外螺纹在接触时，应该按面接触来算吧！我准备按内压70MPa，喷孔堵死，来做个ANSYS结构分析，
P螺距=1.5牙型的接触如下图

lanyu_flypig

有限网格已经划分完了，一直没时间发上来。
! o; X: o! D5 E' A1 V+ c! k9 D9 `最大单元数132000个，最大节点数143521个
机器都有些迟钝了，512M内存
" z5 s/ `+ N. q7 z: v取1/32螺纹段来做分析，这样的网格质量还算可以吧

lnly159357

主要是选好原始参数。怎么计算应该不成问题吧。

lanyu_flypig

说的对，前面的讨论就是为分析做的准备！软件工具，真正的主体还是使用者！

balanli

留个记号，可以参考

great829

我是学制造的，现在搞点设计，看来应该学的真多，很高兴大家讨论问题的态度，受益匪浅，谢谢大家