当前位置：文档之家 › 压力管道应力分析

压力管道应力分析

  • 格式：docx
  • 大小：37.29 KB
  • 文档页数：2

压力管道应力分析

压力管道是工业生产和生活中常见的工程结构，广泛用于输送水、油、气等介质。管道内部由于介质压力的作用而产生应力，这些应力的分析对于管道的设计和使用安全至关重要。本文将从压力管道的应力计算方法、应力分布特点以及应力分析的影响因素等方面进行探讨。

压力管道的应力计算方法主要有两种，即薄壁理论和薄壁理论的改进方法。薄壁理论是指在管道内径与壁厚比较大的情况下，将管道近似看作薄壁圆筒，应力集中在内径和外径处，通过简化计算得出管道内壁和外壁的应力分布。该方法适用于绝大部分工程中的压力管道计算。薄壁理论的改进方法包括厚壁筒薄壁环假设、都笑横断面假设等，通过考虑管道截面的几何形状以及内外径比等因素，提高了应力计算的准确性。

压力管道的应力分布特点主要有三个方面，即轴向应力、周向应力和切向应力。轴向应力指的是管道轴线方向上的应力，主要由管道内压力和温度差引起。周向应力指的是管道截面圆周方向上的应力，主要由内压力引起。切向应力指的是管道截面切线方向上的应力，主要由内压力和薄壁理论简化计算引起。在传统理论中，管道的轴向应力和周向应力一般为正值，而切向应力为零。

压力管道的应力分析受到多个因素的影响。首先是管道的材料特性，包括材料的弹性模量、屈服强度、塑性延伸率等。管道的材料特性直接决定了管道的耐压能力和变形能力。其次是管道的几何形状，包括内径、外径、壁厚等。几何形状的不同会导致管道内外径比和界面摩擦等因素的改变，进而影响应力分布。再次是管道的工作条件，包括温度、压力等。不同工作条件下管道内部介质的物理性质会发生变化，进而影响管道的应力分布。最后是管道的固定和支撑方式。固定和支撑方式的不同会引起管道的应力集中，影响管道的安全性。

为了保证压力管道的正常运行和安全性，需要进行应力分析以及补强设计。应力分析主要通过有限元分析和解析方法进行。有限元分析是一种常用的计算机辅助工程分析方法，通过将管道模型离散化为有限个单元，计算每个单元的应力和变形，进而得到整个管道应力分布的方法。解析方法主要是基于薄壁理论和薄壁理论的改进方法，通过手工计算得到管道应力分布。应力分析的结果用于补强设计，其目标是使得管道的应力处于安全范围内，通过增加管道的材料、厚度或者改变几何形状等方式，提高管道的承载能力和安全性。

综上所述，压力管道的应力分析对于管道的设计和使用安全至关重要。应力分布的特点包括轴向应力、周向应力和切向应力，受到材料特性、几何形状、工作条件和固定支撑方式等因素的影响。应力分析的方法既有解析方法也有有限元分析方法，它们的结果用于管道的补强设计，以提高管道的承载能力和安全性。

合集下载

压力管道应力分析部分

压力管道应力分析部分

. .. . .

. . . w 压力管道应力分析部分

第一章 任务与职责

1.管道柔性设计的任务

压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况；

1)因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；

2)管道接头处泄漏；

3)管道的推力或力矩过大， 而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行；

4)管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏；

2.压力管道柔性设计常用标准和规范

1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》

2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》

3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》

4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》

5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》

6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》

7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》

8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》

9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》

10)GB 150-1998《钢制压力容器》

3.专业职责

1) 应力分析(静力分析 动力分析）

2) 对重要管线的壁厚进行计算

3) 对动设备管口受力进行校核计算

4) 特殊管架设计

4.工作程序

1) 工程规定

2) 管道的基本情况

3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿

管道应力分析和计算

管道应力分析和计算

管道应力分析和计算

目 次

1 概述

1.1 管道应力计算的主要工作

1.2 管道应力计算常用的规范、标准

1.3 管道应力分析方法

1.4 管道荷载

1.5 变形与应力

1.6 强度指标与塑性指标

1.7 强度理论

1.8 蠕变与应力松弛

1.9 应力分类

1.10 应力分析

2 管道的柔性分析与计算

2.1 管道的柔性

2.2 管道的热膨胀补偿

2.3 管道柔性分析与计算的主要工作

2.4 管道柔性分析与计算的基本假定

2.5 补偿值的计算

2.6 冷紧

2.7 柔性系数与应力增加系数

2.8 作用力和力矩计算的基本方法

2.9 管道对设备的推力和力矩的计算 3 管道的应力验算

3.1 管道的设计参数

3.2 钢材的许用应力

3.3 管道在内压下的应力验算

3.4 管道在持续荷载下的应力验算

3.5 管道在有偶然荷载作用时的应力验算

3.6 管系热胀应力范围的验算

3.7 力矩和截面抗弯矩的计算

3.8 应力增加系数

3.9 应力分析和计算软件

1 概述

1.1 管道应力计算的主要工作

火力发电厂管道（以下简称管道）应力计算的主要工作是验算管道在内压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力；判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的范围内。

管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。

1.2 管道应力计算常用的规范、标准

（1）DL/T 5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程

（2）ASME B 31.1－2004动力管道

在一般情况下，对国内工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。

管道应力分析报告概述

管道应力分析报告概述

管道应力分析概述

CAESARII软件介绍

CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件.它既可以分析计算静态分析,也可进展动态分析.CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规X,使用方便快捷.交互式数据输入图形输出,使用户可直观查看模型〔单线、线框,实体图〕强大的3D计算结果图形分析功能,丰富的约束类型,对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库,并且允许用户扩展自己的库.钢结构建模,并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头,三通应力强度因子〔SIF〕的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况.

一、管道应力分析的原如此

管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性,防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题.

二、管道应力分析的主要内容

管道应力分析分为静力分析和动力分析.

静力分析包括：

1〕压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏；

2〕管道热胀冷缩以与端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏；

3〕管道对设备作用力的计算——防止作用力太大,保证设备正常运行；

4〕管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据；

5〕管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏.

动力分析包括： l〕管道自振频率分析——防止管道系统共振；

2〕管道强迫振动响应分析——控制管道振动与应力；

3〕往复压缩机〔泵〕气〔液〕柱频率分析——防止气柱共振；

4〕往复压缩机〔泵〕压力脉动分析——控制压力脉动值.

三、管道上可能承受的荷载

〔1〕重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；

〔2〕压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力；

〔3〕位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；

管道应力分析主要内容及要点

管道应力分析主要内容及要点

管道应力分析的原则

管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支

承或端点附加位移造成应力问题。

ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它

们是子 ASME B31 压力管道规范委员会领导下的编制的。

每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来

的，如下所列：

B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分

区的供热和供冷系统中的管道。

B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相

关的工艺流程装置和终端设备中的管道。

B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统：工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调

节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。

B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道

B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）

间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。

B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住

宅内的管道，但不包括 B31.1 所覆盖的只寸、压力和温度范围。

B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含

水稀浆的管道。

管道应力分析的主要内容

一、管道应力分析分为静力分析 析

1.静力分析包括：

1)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏；

2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算一一防止疲劳破坏；

3)管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行；

4)管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据：

5)管道上法兰的受力计算一防止法兰汇漏。

2.动力分析包括：

1)管道自振频率分析一一防止管道系统共振：

2)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力；