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摘要
有限元分析方法中，采用三维实体单元对焊接管结构进行离散是最为精确的建模方法，但对三维实体模型分析时会划分大量单元，导致计算时间冗长。工程中常把焊接管结构简化为刚架模型，即刚性连接的杆系系统。这种建模方式忽略了节点的局部柔度，过高地估计了整体结构的刚度，使计算结果偏于危险。为解决上述问题，在节点处引入虚拟梁单元，使其等效模拟节点的局部变形，还原支管真实长度。为了验证节点柔度对焊接管结构的影响，对典型的焊接管结构缩尺，进行了推覆试验。分别采用壳单元模型、刚架模型及引入虚拟梁单元的简化模型进行有限元模拟，并与试验结果对比分析。结果表明，刚架模型会过高的估计焊接管结构的刚度，而简化模型计算结果与壳模型、试验结果较为吻合。
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单位西南石油大学; 石油大学机电工程学院
