為滿足使用要求，常需在管路上開(kāi)孔接管或聯(lián)接三通，造成管路和管線的不連續(xù)，局部出現(xiàn)應(yīng)力集中。因管路的開(kāi)孔接管及三通結(jié)構(gòu)復(fù)雜，利用三維建模軟件和有限元分析軟件對(duì)管路進(jìn)行應(yīng)力分析，很容易得出管道 開(kāi)孔和三通的應(yīng)力分布圖。

    管道的開(kāi)孔和三通在承受內(nèi)壓下會(huì)引起局部應(yīng)力集中，一般在孔邊高。目前在各國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，采用在開(kāi)孔邊沿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或局部加厚管壁，以減少應(yīng)力集中系數(shù)，在管道開(kāi)孔接管和三通的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析中，沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)的驗(yàn)算，僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。

    目前管道的開(kāi)孔的三通設(shè)計(jì)有多種原則，如等面積補(bǔ)強(qiáng)；極限分析補(bǔ)強(qiáng)法；安定分析補(bǔ)強(qiáng)；壓力面積法。這些分析方法都是近似的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析和評(píng)估，帶有一定的局限性。

    管道開(kāi)孔和三通結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的邊界條件，首先在三通端部施加固定約束，以限制彎管的剛體位移；在管道的對(duì)稱邊界上施加對(duì)稱約束。三通的載荷包括三通內(nèi)壁的壓力端部的附加彎矩。

    運(yùn)用軟件分析時(shí)，管件的材料選用12CrMoV,該管材為火電廠、核電廠常用熱力管道材料，其機(jī)械性能為：強(qiáng)性模量：E=2.12X105MPa,泊松比v=0.3。管道和接管的管徑取Ф176mm，壁厚各處一致，為8mm，從應(yīng)力分布圖可看出，管道開(kāi)孔和三通應(yīng)力分布均不均勻，在連接處的內(nèi)側(cè)，出現(xiàn)了比較大的應(yīng)力集中，是極易破壞的區(qū)域，經(jīng)對(duì)比分析，其值比不開(kāi)孔的直管上的應(yīng)力增加了30%左右。

    文中提到了，結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)管道開(kāi)孔和三通應(yīng)力的影響分析，在其它條件不變的情況下，改變開(kāi)孔孔徑的大小以后，應(yīng)力有所變化。管徑增大后，應(yīng)力分布基本沒(méi)有變化，但連接處的應(yīng)力集中增大了，因此對(duì)于孔徑比較大的管道，在管道上開(kāi)孔和連接三通時(shí)，應(yīng)特別注意應(yīng)力集中的影響，以提高管道的壽命。

    在帶壓開(kāi)孔和三通在連接處由棱角變?yōu)閳A孤以后，應(yīng)力集中值減小。因此，管道開(kāi)孔和三通可以通過(guò)改變連接處結(jié)構(gòu)形式的辦法減小應(yīng)力集中，但這也給加工帶來(lái)了一定的難度。

    當(dāng)管道上開(kāi)孔和三通的管徑小于直管的管徑時(shí)，應(yīng)力集中相對(duì)于等直徑的管道開(kāi)孔和三通的應(yīng)力集中值也相應(yīng)減小。