管道应力分析

LNG管道应力计算与分析

第

期卷第月年

煤气与热力

丹挤孚争争争争争攀攀如阴例川期冰

曰泄成物

液化天然气心哗君磷券瞬雀雀磷瞬咎,

管道应力计算与分析孙明烨‘,

刘

燕

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陈,

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李蔚齐

,

,

朱

林,

北京市煤气热力工程设计院有限公司

北京

北京市燃气集团有限责任公司

北京、

摘力计算。

要

针对管道

管道特点从强度理论依据标准输入条件等方面讨论了,

、

管道的应

关键词

应力计算文献标识码

分析文章编号一一一

中图分类号

一

,

,

,

一

,

,

理

,

、

,

应力分析的基拙知识应力分析的主要目的,

系列中各标准在应力校核条件方面存在一些差

别但总的来说这些差别是非原则性的从强度理论分类方面来讲,,

。

首先使管道各处的应力水平处在允许的范围

,

一〕

内使与设备相连的管标准规定的受力条件人员对管系进行优化。

,

口荷载符合制造商或公认的

工与《业金属管道设计规范》美国标准相《工艺流程管道》同均采用了最大剪应力理论应力的分类,,

其次计算出各约束处所受。

,

的荷载及各种工况下管道的位移。

最终帮助技术

,

在应力分析领域工程师为便于分析人为将应力分为一次应力二次应力峰值应力,

应力分析的理论材料破坏的形式主要有两类流动破坏和断裂

、

、

。

在计算前假

定了一定的边界条件计算出的应力按照一定的判别条件进行分析和判断,‘

破坏

。

强度理论相应分为两类,

CAESARⅡ是把管道看做一个梁单元来结算的，但是对于大管径的管道，D/T＞100的，属于壳单元，应力是有偏差的，此时应该注意如下问题。

高温高压管道应力分析可分为:静态分析和动态分析,目前我们所进行管道分析都为静态分析。 1、管线温度 2、管道的长度 3、管道的直径

4、管道材质（考虑到膨胀系数） 5、介质的流速

6、管道上的附件数量（如阀门、弯头数量这些都要影响压力降） 7、当地气候环境（如风载和温度） 8、保温材料的厚度。

9、介质的状态（如液态是否在流动过程中是否要气化） 10、介质的种类，是几相流，

下面就刚问管线来说明，就上次你问的管道漏分析原因Nui也可以在下面找到；谢谢！

高温高压管道系统静力分析需要将诸如计算条件(温度、压力等)、管子材料特性(杨氏弹性模量、线膨胀系数、基本许用应力等)、管子尺寸(直径、壁厚、长度)、空间走向、约束方式等作为基本数据输入计算机。这些数据沿管道有所变化,在发生变化的地方设立节点。这样,整个管系就被划分为若干个单元,每个单元由两个节点组成。CAESAR II采用逐个单元输入的方法,单元的输入以填表的方式完成。CAESARⅡ软件程序一般按三维考虑即x、Y、z三个方向,程序一般将第一个节点坐

------------------------------------------------------------------------------------------ 公路 监理独立抽检 预应力管道检查表 桥涵表16 合同段 桩号或部位 工程名称 检查日期 管道所在部位及编号 梁 圆滑情况 管道固定情况 及固定情况 锚具规格质量 及固定情况 锚具垫板与 孔道垂直情况 % % % % 合格率 合格率 合格率 截面位置 合格率 设计值 管道长 实测值 坐标(mm) 截面位置 梁 设计值 高 实测值 装截面位置 同 设计值 排 管道实测值 订

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化工设计中管道应力简析

作者：苗井

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第05期

摘 要：对于化工设计中管道应力的有效分析是比较重要的一个方面，为了促使这种管道应力的后续处理和应对较为可靠，必须要重点加强对于管道应力的全方位分析和明确，进而也就能够有助于采取较为合理的方式进行设计布置，规避可能形成的威胁隐患。 关键词：化工设计；管道；应力 1 化工生产中的管道应力概述

对于化工设计工作中管道应力进行详细分析是极为必要的，其直接关系到后续整个化工生产的流畅性和可靠性，必须要结合管道应力进行合理应对和处理，尤其是对于化工生产环节中比较重要的一些管道材料，更是需要进行严格把关，比如和各类压缩机以及汽轮机相连的管道材料、和高温反应器相连的管道材料、各类大口径粉料运输管道以及夹套管道材料等，都可能在后续实际应用过程中存在着较为明显的应力变化，如此也就需要进行详细分析，促使其能够得到有效把关，避免对于后续管道实际应用产生威胁。 2 化工管道应力类型

结合化工生产中管道应力的具体表现来看，其涉及到的

应力分析基础理论讲义 第 1 页 共 18 页

管道应力分析基础理论

管道应力分析主要包括三方面内容：正确建立模型、真实地描述边界条件、正确地分析计算结果。所谓建立模型就是将所分析管系的力学模型按一定形式离散化，简化为程序所要求的数学模型，模型的真实与否是做好应力分析的前提条件。应力分析的根本问题就是边界条件问题，而体现在工程问题上就是约束（支架 ）、管口等具体问题的模拟，真实地描述这些边界条件，才能得到正确的计算结果。要想能够熟练而正确地分析结果，首先会正确设计支吊架，有一定的相关理论知识如工程力学，流体力学，化工设备及机械等，另外需在一定时间内不断摸索，总结出规律性的问题。

第一章 管道应力分析有关内容

·§1.1 管道应力分析的目的

进行管道应力分析的问题很多CAESARII解决的问题主要有： 1、使管道各处的应力水平在规范允许的范围内。

2、使与设备相连的管口载荷符合制造商或公认的标准（如NEMASM23，API610 API617等标准）规定的受力条件。

3、使与管道相连的容器处局部应力保

[摘 要] .................................................................... 1 前言 ........................................................................ 3 第一章 绪论 ................................................................. 4

1.1研究意义 ............................................................. 4 1.2组合梁问题的研究现状 ................................................. 4 1.3研究内容及研究方法 ................................................... 5 ........................................................................ 5 第二章 弯曲理论及实验方法简介

ABAQUS可以求解以下类型的传热问题：

1. 非耦合传热分析：温度场不受应力应变场或电场的影响。应用ABAQUS/Standard可以求解导热问题、强制对流、边界辐射和空腔辐射问题，其分析类型可以是瞬态或稳态的，也可以是线性或非线性的。

2. 顺序耦合热应力分析：应力应变场受温度场的影响，但温度场不受应力应变场的影响。

此类问题用ABAQUS/Standard求解的步骤为：先求解温度场，然后以其作为已知条件，

进行热应力分析，得到应力应变场。分析传热问题和热应力分析可以使用不一样的网格，abaqus会自动进行差值处理（此类问题称为热应力分析）。

3. 完全耦合热应力分析：温度场和应力应变场之间有着强烈的相互作用。

4. 绝热分析：在此类分析中，力学变形会产生热，而且整个过程中时间极短，不发生热扩散。

5. 热电耦合分析：用来求解电流产生的温度场。

7.1热应力分析中的主要问题

设定线胀系数、模型的初始温度场，并可以修改分析步中的温度场。

7.2带孔平板的热应力分析

学习：

在LOAD功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场。

在此模块中可以直接指定温度场或读入分析结果文件中的温度场，可以指定并精确读入某

压力容器应力分析_厚壁圆筒弹塑性应力分析

2.2 厚壁圆筒应力分析

2.2.2 弹塑性应力

2.2.2 弹塑性应力（1）厚壁筒的失效过程

仅受内压时，内壁面为危险截面。当内压力达到某一数值时，内壁面首先出现屈服，进入屈服阶段。

随着内压力增大，屈服层向外扩展，整个圆筒可看成由弹性区和屈服区组成。

当屈服区扩展至外壁面时，整个筒体进入了整体屈服状态。

内压力进一步增大，筒体将进入强化阶段。

压力容器应力分析_厚壁圆筒弹塑性应力分析

2.2.2

弹塑性应力（2）理想弹塑性材料

对于理想弹塑性材料，忽略材料的硬化阶段，同时认为材料的屈服极限为常数。

压力容器应力分析_厚壁圆筒弹塑性应力分析

2.2.2 弹塑性应力（3）塑性失效准则

筒体为理想弹塑性材料，当屈服区扩展至外壁面，使筒体整体屈服，此时承受的内压力为筒体承受的最高极限载荷。（4）屈服条件

当材料从弹性阶段进入理想塑性阶段时，应满足一定的条件，以此来判定材料是否进入屈服阶段，此条件称为“屈服条件”（屈服失效判据）。

常用的屈服条件有：Tresca屈服条件和Mises屈服条件。

压力容器应力分析_厚壁圆筒弹塑性应力分析

2.2厚壁圆筒应力分析2.2.2弹塑性应力

2.2.2弹塑性应力

Tresca屈服条件-当材料中的最大剪应力达到一

厚壁圆筒应力分析

1、概述

K>1.2的壳体成为厚壁圆筒。厚壁容器承压的应力特点有（此处不考虑热应力）：一、不能忽略径向应力，应做三向应力分析；二、厚壁容器的应力在厚度方向不是均匀分布，而是应力梯度。所以，在求解的时候需要联立几何方程、物理方程、平衡方程才能确定厚壁各点的应力大小。 2、解析解

一、内压为pi，外压为p0的厚壁圆筒，需要求出径向应力?r、周向应力??和轴向应力?z，其中轴向应力?z不随半径r变化。 （1）几何方程

如图所示，取内半径r，增量为dr的一段区域两条弧边的径向位移为?和??d?，其应变的表达式为：

(??d?)??d??drdr（1）

（r??)d??rd??周向应力：????rd?r径向应力：?r???对r求导，得：

d??r??d?????1?d???1dr??????????r???? （2） ?2drrr?drr?r?r?（2）物理方程 根据胡克定理表示为:

???1?????(?r??z? （3） E两式相减，消去?z得：

?r-???（1??）??r?????r?1??r??(????z? （4）

第二章 导线应力弧垂分析

·导线的比载 ·导线应力的概念

·悬点等高时导线弧垂、线长和应力关系 ·悬挂点不等高时导线的应力与弧垂 ·水平档距和垂直档距 ·导线的状态方程 ·临界档距

·最大弧垂的计算及判断 ·导线应力、弧垂计算步骤 ·导线的机械特性曲线 ［内容提要及要求］

本章是全书的重点，主要是系统地介绍导线力学计算原理。通过学习要求掌握导线力学、几何基本关系和悬链线方程的建立；掌握临界档距的概念和控制气象条件判别方法；掌握导线状态方程的用途和任意气象条件下导线最低点应力的计算步骤；掌握代表档距的概念和连续档导线力学计算方法；了解导线机械物理特性曲线的制作过程并明确它在线路设计中的应用。 第一节 导线的比载

作用在导线上的机械荷载有自重、冰重和风压，这些荷载可能是不均匀的，但为了便于计算，一般按沿导线均匀分布考虑。在导线计算中，常把导线受到的机械荷载用比载表示。

由于导线具有不同的截面，因此仅用单位长度的重量不宜分析它的受力情况。此外比载同样是矢量，其方向与外力作用方向相同。所以比载是指导线单位长度、单位截面积上的荷载，常用的比载共有七种，计算公式如下： 1．自重比载

导线本身重量所