采用有限元分析软件ANSYS，对常见等径三通进行数值模拟分析，求得内压与弯矩联合作用下的塑性极限载荷有限元解；研究了不同比例内压、面外弯矩联合载荷作用下，底部减薄尺寸对三通失效模式和极限承载能力的影响。研究结果表明，无量纲化的底部减薄深度c≥0．4时，缺陷的存在才会对三通极限承载能力有显著影响。内压较大时，轴向减薄尺寸是造成底部塑性失效的主要因素。通过对大量算例的拟合，提出了压弯联合载荷作用下含底部减薄三通的塑性极限载荷工程估算公式。

目前对于管道三通在内压和弯矩联合作用下的塑性极限载荷累积规律有三种不同的观点,即线性方程累积、抛物线方程累积和圆方程累积模式.文中采用非线性有限元方法分析内压与弯矩联合作用下(包括面内弯矩和面外弯矩两种形式)管道三通的塑性极限载荷,结果表明其累积形式基本上介于抛物线方程和圆方程之间,并且与结构几何参量有关.最后在数值分析的基础上提出复杂情况下考虑几何因素的三通塑性极限载荷工程估算式,并用试验结果进行验证.

基于极限分析的观点,推导了工业中焊制管道三通在面内弯矩工况下的极限载荷估算式.实验数据验证和与基于ASME规范及Billington经验公式的比较表明:极限载荷估算式对管道三通的塑性极限弯矩估算有较高的精度,在工程应用中具有参考价值.