国标大小头

国标大小头的结构及规格尺寸的大小头标准选用。在强度设计方面，大小头和弯头、三通等其他管件的一样，尚没有成熟的、专用的强度设计方法，设计可按钢制压力容器或相应的管道设计规范中给出的数学分析法进行，或采用验证试验法进行设计，设计中其许用应力值一般是按受内压直管计算的，由于壁厚按环向应力设计，弯管壁厚一般均比直管段要厚一些。
除用户另有要求外，大小头的强度一般采用验证试验作为验收标准，验证试验应采用液体爆破试验。宜用水作介质进行验证试验，加压至试件破裂，如果试验压力超出的爆破压力值，则认为大小头的设计选用是合格的。为试件材料的实际抗拉强度(在经受同样热处理的钢板上求取)，t为相应于试样管件的管子的公称厚度，为相应于试样管件的管子的规定外径。
当最终试验压力达到计算的爆破压力的1.05倍，则可结束验证试验，并认为试件白设计是合格的。
相同的设计原则和制造工艺时，可不对不同规格、壁厚和材料的管件逐一进行验证验。一个成功的验证试验可代表管件标准一定规格范围内的同类管件。
没有强度计算公式而采用验证试验方法带来的实际问题之一，是不同的制造厂在生产同一规格管件时所选用的管坯壁厚尺寸不一，既浪费资源，也增大了管件结构的不连续真突变，降低了异径弯管的柔性，可能引起其他不安全事故。反之，增大壁厚的大小头提斧了实际强度，一定程度上避免或掩盖了一些事故的发生，使人们难以觉察到目前与大小头有关的技术方法中存在的问题。
大小头的特性及本文的研究内容和研究路径
国标碳钢大小头具有自身的一般特性，这些特性反映了大小头结构参数的表现及自身应力状态的规律性，从而使大小头与其他管件相区别。
大小头一些特点
通过字符公式描述物理现象是常见的研究方法，初步分析发现，当弯曲半径R时，异径弯管便变成同心大小头，而当两端的直径相等时，同心大小头就成了直管，偏心大小头就成了横截直管或斜截直管，异径弯管就成了等径弯管(弯头)。因此，大小头可以具有统一的数值表达特性，可通过如下六个结构特征参数的变化来明确表达各种具体结构，它们是：(1)管件中心线弯曲半径R；(2)回转弯曲半径与大端圆面的夹角夕；(3)大端圆面与一侧母线的夹角a，即锥底角；(4)大端圆面与另一侧母线的夹角刀，对于本文研究的偏心大小头，对于本文研究的同心大小头和异径弯管，有a=刀；(5)大端半径ri；(6)小端半径a。由此看来，这类些管件在承受相同的外载荷时管壁上的应力分布。
大小头的结构特点：(1)通常属于薄壳结构；(2)除同心大小头外，结构非轴对称，严格上说不属于旋转薄壳；(3)理论上对于偏心大小头，垂直于管件轴线的横截面不是圆面但是壁厚处处相等，而与管件两端面平行(即与管道轴线垂直)的横截面是圆面但是壁厚不均匀；(4)异径弯管是一种双曲面结构，两端与等口径的直管对接后，其大端内拱存在内凹、小端外拱存在外凸；(5)大小头两端面即便是与等直径、等壁厚的直管相对接，其开始变径的截面处也存在结构突变；(6)异径弯管几何特性之一是不经过弯曲中心的截面是一个近似椭圆面，当截面经过弯曲中心且垂直于弯曲中心轴线时，剖面才是圆面；(7)由于成型工艺所限往往出现壁厚不均匀、横截面非圆形等。
大小头的变形特点：(1)受弯矩作用时发生大变形；(2)与同心大小头相比，偏心大小头和异径弯管受扭后更容易发生横截面的翘曲现象；(3)只出现局部塑性变形，一般不会发生整体失效。
大小头应力状态的特点：(1)异径弯管除与等径弯头一样其应力状态与弯头的相对弯曲半径Rlr、弯头的弯曲系数；一Rtz等几何参数有关外，还与两端大小口的差异程度有关；内压作用下，理想结构尺寸的同心大小头、偏心大小头和异径弯管都会产生明显的弯曲应力，旋转薄壳的无力矩理论无法完全反映它们的应力状况；(3)由于管件壁厚不均匀和横截面椭圆形，内压作用下管壁会产生局部弯曲应力；(4)管线的热胀伸长或冷却收缩会产生轴向力；而异径弯管一个端面的轴向力可等效为另一个端面的面内弯矩，大小头一个端面的面内横向力可等效为该端面的面内弯矩；异径弯管一个端面的面外弯矩也可等效为另一个端面的扭矩，大小头一个端面的面外横向力可等效为另一端面的扭矩，而异径弯管一个端面的扭矩弯矩也将转化为另一个端面上垂直于弯曲面的弯矩。
综上所述，大小头具有许多为直管等其他结构所没有的特点，并且不同结构大小头之间既有区别又有共同特点，在某些方面可以相通。这些特点一方面说明人们对其的认识还还很不够，给大小头的求解带来困难，另一方面也可给大小头的求解提供启示。既不应因为大小头类似于其他管件而忽视其特点，也不能因为这些困难而以碳钢国标大小头两端所连接直管的受力状态来代表大小头的受力状态。
本论文拟对无直边结构的异径弯管、同心大小头、偏心大小头三种基本结构进行应力分析与极限载荷的研究。
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