压力管道应力分析

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管道应力分析

管道应力分析是一种普遍存在的、涉及多项工程设计技术的实用工程方法。它的目的是为了评估管道系统的机械特性，以满足运行应力以及其它设计要求。管道应力分析基本上是指在设计、构造和维护水力管道或管道网时，确定压力、载荷以及应力的分布情况。

管道应力分析的原则包括：收集所需的数据，如管道的长度、材质、特性、尺寸、结构和附件；应用结构力学原理，考虑管道配置、材料和运行参数，利用有限元分析、数值分析和扩展Q-T分析等工具，计算出管道的应力和变形；根据计算的应力及其比例，结合管道材料的断裂极限，判断管道是否能够承受设计要求的应力。

管道应力分析可以有效地帮助相关工程人员有效地了解管道的物理行为，从而更好地了解管道的设计特征，可以更准确地估算管道的运行安全性，并且可以有效地与设计团队进行有效沟通，解决可能存在的管道应力问题。

不仅如此，管道应力分析还可以帮助企业识别出其管道系统的弱点，如可能存在的不足的断面和支撑，从而设计出有效的结构及其它补救措施，使管道系统能够达到规定的要求。

总之，管道应力分析对于提高管道设计质量、提高工程经济性和保障管道系统的安全性具有重要意义。

压力管道的弯管与直管连接结构应力分析

1. 引言

1.1 研究背景

压力管道是工业生产中常见的管道类型，用于输送各种介质，承

载着重要的工程任务。在压力管道系统中，弯管与直管连接结构是十

分关键的部件。弯管与直管连接结构的设计合理与否直接影响着整个

管道系统的安全性和稳定性。

针对弯管与直管连接结构的应力分析，一直是工程领域中的研究

热点，相关研究也逐渐深入。对于弯管与直管连接结构的应力分析，

旨在探究在压力管道系统中，当弯管与直管相连接时，结构所受力的

变化规律和应力分布情况，从而为工程实践提供理论依据。

1.2 研究目的

研究目的是为了深入探讨压力管道的弯管与直管连接结构的应力

特性，进一步揭示该结构在实际工程中的应力分布规律和受力特点，

为设计和使用提供科学依据。通过对弯管与直管连接结构的应力分析，可以评估该结构在不同工况下的受力情况，为工程实践中的应用提供

重要参考。研究弯管与直管连接结构的应力分布，有助于提高该结构

的设计性能和安全性，减少事故风险，保障工程的可靠运行。本研究

旨在全面分析弯管与直管连接结构的应力状态，揭示其受力机制，为

相关工程领域提供理论支撑和实用指导。通过这一研究，可以更好地

了解压力管道系统中弯管与直管连接结构的受力特点，为工程实践提供科学依据，并为相关领域的工程师和研究人员提供参考和借鉴。

1.3 研究意义

压力管道是工业生产中常用的管道设备，承载着高压流体的传输任务。压力管道的连接结构是管道系统中至关重要的组成部分，直管与弯管的连接结构更是连接处的重要组成部分。对于压力管道的弯管与直管连接结构应力分析，具有重要的研究意义。

压力管道的弯管与直管连接结构应力分析

压力管道通常需要在其线路中使用曲线管来满足管线的转弯需求。这些曲线管与直管

连接起来通常需要一些特殊的结构，以确保管道在工作中能够维持其正常运行。这篇文章

将会对压力管道的弯管与直管连接结构进行应力分析，探讨其应力特点和设计原则。

首先，弯管与直管连接处的应力特点需要根据管道工作环境的不同而定。例如，在高

压和高温的环境中，管道的应力水平可能会比其他工作环境更高。但一般来说，弯管与直

管连接处的应力主要来自以下几个方面：

1. 管体弯曲引起的应变应力

弯管的曲率半径与管径之比决定了管体在弯曲过程中所需的应变。应变过大会导致管

体产生应变能。当弯管与直管连接时，由于曲率半径和管径的不同，管体在连接处即产生

了应变，进而形成了应力。这种应力会在管道工作后不断累计，直至形成管体的韧性断

裂。

2. 管道内部介质的压力应力

弯管与直管连接处由于管径不同，液体在弯管和直管连接处的流速会变化。这种流速

的变化会导致液体在连接处产生压力应力，进而形成一种压力差，即产生流动阻力。当管

道内介质的压力水平越高时，这种应力越显著。

3. 管道的自重应力

管道的自重通常也会对其弯管与直管连接处产生应力。由于曲率半径和管径的不同，

连接处的管体在弯曲或水平的工作状态下会受到重力的作用，因此产生自重应力。

根据上述应力特点，设计出一种合理和可靠的弯管与直管连接结构需要遵循以下几个

原则：

1. 应根据弯管的弯曲半径和直管的管径来选择适当的连接件。

连接件的设计应该满足弯管和直管的直径差异，以确保连接处的应变和应力得以分散。合适的连接件可以确保管体的韧性，并应对连结处所产生的应力和应变有所缓解。适当的

浅谈压力管道应力分析及计算

摘要：压力管道在工业生产或社会建设中被越来越广泛的使用，以其自身的特殊性和有针对性的特点，成为工业社会的一个重要课题。管道质量及应力的大小直接影响到工程的质量及安全事故的发生率，应力的分析与计算也显得十分重要。压力管道应力可分为一次应力、二次应力及峰值应力，三种类型，各种类型应力的特点各有不同，可以通过科学的方法如CAESAR II分析系统及复杂的公式多次计算，得出准确数值。

关键词：压力管道应力分析计算

随着我国现代化技术的革新，工业蓬勃发展，国家大力支持公共设施建设项目，油田建设、大兴水利、天然气工程、南水北调工程等，压力管道成为最常见设备之一，其承担着输送易燃易爆能源、放射性及高腐蚀性物资的重大任务。压力管道的安全与质量问题也成为从设计、安装、维护到使用等各个环所有相关部门都关注的重点防范问题，但其生产和使用过受到各种荷载因素的影响，加之自身应力的原因，使得压力管道事故频频发生，成为重大公共安全隐患，其也是国家相关安全监督管理项目之一[1]。压力管道的应力分析与计算成为各种建设项的必要课题。现对当前常用的压力管道应力进行分析及计算，相关报告如下：

一、压力管道的特点

压力管道在工作过程中所承担的重任和性质的特殊性，使其呈现出与一般管道与压力容器完全不同的特性，按照使用领域来划分，压力管道了分为一般工业压力管道和大跨度的公用管道，具体分以下几点：①工业压力管道构建出现代工业化生产体系，其特点是连接点多，管道的弯曲较多，分布密度大。各个车间职能不同，使用的压力管道材料、规格要求各不一样，降低了整个系统的均衡质量。生产过程中影响荷载的因素众多，如温度、运送物资质量、密度、化学性质等[2]。②大跨度公用管道该类工程均跨越地理、气候各不一样的省市，有以下几个特点即长度极大，压力荷载复杂，性质不稳定，且受自然条件影响较多，如地质压力、风雪天气、地震塌陷等。各项安全指标的测量准确度不高，维护难度大。

压力管道局部应力分析

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压力管道局部应力分析
应力增大系数
规范对应力增大系数的考虑： B31.1
B31.3
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2023/5/29
压力管道局部应力分析
应力增大系数
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压力管道局部应力分析
弯头的应力增大系数
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压力管道局部应力分析
三通的应力增大系数
l 应力增大系数的大小与管件的直径、壁厚、是否补强、弯曲半径等因素有关。
，如果进行疲劳分析，则应带入相关应力集中系数，当没有参考值时，按照K=1.0计算（即不考虑）。附加应力在 WRC107当中划分为Q的一部分。
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压力管道局部应力分析
WRC107 l 校核准则： l Pm<[σ]h l Pm+PL <1.5[σ]h l Pm+PL+Q<3[σ]h
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I.
采用有限元法对特殊管件进行分析，得到应力集中系数；
II. 应力增大系数等于应力集中系数的一半。
应力增大系数应用的注意事项！
根据GB 50316、ASME B31.1和ASME B31.3的规定，计算二次应力时应采用应力增大系数。这是由于采用应力增大系数的目的，是考虑局部应力集中的影响，而局部应力集中主要对管件的疲劳破坏产生作用。因为局部的高应力循环，将使材料产生裂纹并不断扩展，最终导致破坏。校核二次应力的目的正是为了防止疲劳破坏，因此在计算二次应力时必须考虑应力集中的影响，应该采用应力增大系数。另外，根据ASME B31.3的标准释义，计算一次应力可不考虑应力增大系数。这主要是因为校核一次应力是为了控制管道的整体破坏，局部的应力集中对管道的整体破坏影响不大。另外一次应力采用弹性分析方法，认为某一点达到屈服管道失效，已经非常保守，如果在考虑应力集中的影响将导致过分保守。

管道应力分析及计算

六、工程设计阶段管机专业的任务
、初步设计、基础设计阶段 ⑴ 编制工程设计规定(应力分析、管架设计) (四级签署)； (2) 参加设备布置工作；
(3) 对主要管线的走向进行应力分析和评定。
、详细设计阶段
⑴ 修订工程设计规定(应力分析、管架设计)
(四级签署)；
⑵ 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；
6、优化配管设计
二、管道应力分析基础知识
、应力、应变及应力状态、材料的机械性能、强度理论、管道变形的基本形式、管道中的应力状态、管道应力分类、应力分类校核遵循的原则、管道应力分析中的应力分类、管道应力分析中一次和二次应力超标原因、管道应力分析所遵循的标准
三、管道的柔性设计
、柔性定义及柔性设计的方法和目的 a)定义 b)目的 c)设计方法 d)端点位移考虑、是否进行详细柔性设计的判别方法 a)应进行详细柔性设计的管道 b)可以不进行详细柔性设计的管道 c)判别式的使用方法与注意事项、管道的热补偿
C、设计中采用的标准规范；
D、计算程序(软件)；
E、设计温度、压力、安装温度(环境温度)、压力；
F、设计荷载 — 风压值； — 地震烈度； — 雪荷载； — 土壤的力学性质；
G、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分析）；
H、计算及安全性评定准则；
I、应力分析工作流程。

压力管道应力动态分析理论

压力管道应力分析的实例
实例1
某石油化工企业的输油管道，通过应力动态分析发现管道在某特定工况下存在高应力区域，经过优化设计，降低了应力水平，避免了潜在的破裂风险。
实例2
某城市的燃气管道网络，通过应力分析发现某些管段在冷态和热态下的应力变化较大，针对这些管段采取了特殊的支撑和防护措施，确保了管道的安全运行。
压力管道应力动态分析理论
目录
• 压力管道应力动态分析理论概述 • 压力管道应力动态分析理论基础 • 压力管道应力动态分析理论应用 • 压力管道应力动态分析理论与其他理论的关联 • 压力管道应力动态分析理论的实际应用 • 压力管道应力动态分析理论的挑战与解决方案
01 压力管道应力动态分析理论概述
分析管道在不同工况下的应力变化，以确定管道的应力分布和疲劳寿命，防止因应力集中或疲劳损伤导致的管道破裂或泄漏。
通过优化管道系统的设计，减小管道系统的应力水平，提高药品生产的稳定性和安全性，确保药品质量和患者安全。
06 压力管道应力动态分析理论的挑战与解决方案
理论模型的局限性
模型简化
压力管道应力动态分析理论通常基于简化的模型，忽略了一些实际管道中的复杂因素，如管道的几何形状、材料非线性等。这可能导致分析结果与实际应力分布存在偏差。
04 压力管道应力动态分析理论与其他理论的关联
与流体力学理论的关联

压力管道应力分析

引言

压力管道作为输送流体的重要管线，承受的压力和温度都是极高的。这样就会导致管道中的应力和变形问题，从而产生一定的安全隐患。因此，对于压力管道的应力分析就显得尤为重要。

压力管道的应力

压力管道在运行过程中，会受到各种力的作用，如内压、重力、支架反力、温度等，这些力作用在管道上，就会造成管道内部的应力，如轴向应力、周向应力、径向应力等。

•轴向应力

轴向应力是指管道轴向方向的应力，通常是指由流体作用产生的内压力和拉力两部分的影响。在管道内部，如果内压力太大，轴向应力就会增大，会导致管道的卡铁暴力现象。

•周向应力

周向应力是指管道周向方向的应力，主要受到流体和温度两个因素的影响。当管道内部温度升高，周向应力也会随之升高，如果超过极限值，就可能导致管道的破裂。

•径向应力

径向应力是指与管道中心轴线垂直方向的应力，通常是由于弯曲、扭转等变形所引起的。如果弯曲半径过小或者存在缺陷，就会导致径向应力过大，从而容易引起管道的破裂。

压力管道应力分析

压力管道应力分析是针对管道内各种应力进行综合分析的过程。在分析的过程中，通常需要采用有限元分析等方法，通过建立合适的数学模型和计算，得出管道内部的应力情况和强度，并评估管道是否存在危险的可能性。

在进行应力分析时，一般需要考虑以下几个方面。

1. 材料力学性能

材料力学性能直接影响管道的使用寿命和安全性。因此，对于材料的强度、韧性、塑性等性能参数，都需要进行准确的测定和分析。常见的材料包括石墨、钢铁、铝合金等。

2. 工况分析

针对不同的工况，管道所受的力也会不同。因此，在进行应力分析之前，需要

压力管道应力分析的内容及特点

压力管道的应用范围非常广并且应用场所都比较重要，压力管道主要扮演着运输介质物料的角色，主要应用在石油化工、天然气体、电力工程、冶金工程等重要大型建设工程中，运输或供给原料满足某种需求。压力管道在整个管道系统和外界环境因素的影响下应具有足够的柔性来克服管道因热胀冷缩、端点位移、管道支承设置不当等原因造成的问题，也会受到流体的流动因素影响，这就增加了应力分析的复杂度，压力管道的应力分析必须将管道实际运行的情况尽可能的模拟准确才能得到接近实际的正确的分析结果。

标签：压力管道；应力；内容；特点

一、管道应力分类

（一）一次应力

所谓一次应力过大是指由于外力荷载，如重力或压力等持续性荷载所引起的危害，它与外加载荷有一个平衡关系，会随着外加载荷的递增而递增，且不会由于达到相应材料的屈服点而自身实施限制，所以有一定的非自限性，除此之外，若是一次应力大于屈服点时其所产生管道的变形也非常明显，因此，需加强一次应力的控制，使一次应力小于许用应力值，以防止过度的塑性变形导致管道的破裂垮塌。一次总体薄膜应力、一次弯曲应力和一次局部薄膜应力都属于一次应力的分类。一次总体薄膜应力是指由于内压所引起的管道环向应力和轴向应力，拉伸或者压缩杆件所产生的应力。一次弯曲应力是指沿厚度线性分布的应力，它在内表面和外表面上大小一样且方向相反。一次弯曲应力的许用应力可以比总体薄膜应力高。在管道支撑处或者管道与支管连接处由于外载所产生的薄膜应力可划分为一次局部薄膜应力。

（二）二次应力

二次应力由热胀、冷缩和端点位移引起的，是指由于变形和其他相邻部件受到约束所引起的正应力或剪应力。二次应力的效果通常不是平衡外荷载，而是在结构中受到相应荷载时变形所使得应力获得一定的缓解，因为二次应力自限性的特点，使它比一次应力更危险，受到更严格的限制。

管道应力专业提出的应力分析条件内容

管道应力专业提出的应力分析条件

内容

管道应力专业是工程学科中的重要分支之一，主要研究管道系统中的应力分析问题。管道系统的应力分析是工程设计与成品制造过程中不可或缺的环节，能够为工程师提供关键的设计以及材料选用依据。在进行管道系统的应力分析时，需要掌握一定的应力分析条件，本文将对管道应力专业提出的应力分析条件进行详细介绍。

一、管道设计与材料选用

管道设计是应力分析的基础，必须考虑到各种因素，包括管道直径、壁厚、材料、工作压力、温度和环境等。为了保证管道在使用过程中的安全性，应根据设计要求、材料强度、使用场合等因素，选用适宜的材料并按照规定的方式加工制造管道。

二、管道支承方式

管道在整个系统中当然是一个重要的组成部分，必须支持在恰当位置以保证稳定性，并能承受来自其他组成部分的重量。管道支承方式的设计必须符合管道布置设计和管道材料特性等因素，应选用适当的支承方式，包括管架、吊杆、吊环、卡箍等，以保证管道的稳定性。

三、管道安装方式

管道安装方式对于管道本身的应力分析结果也有不可忽视的影响。管道的安装方式应符合管道材料以及应用环境的特性，如需采用挖坑安装方式则需要考虑地下水位等因素，任何因素变化都会影响到管道的应力分析结果，因此需要在管道设计和安装方案确定前仔细评估，并不断进行跟踪和调整。

四、管道布置方式

管道布置方式的合理性会影响应力分析结果的校准，因此管道应力专业在进行应力分析时需要考虑管道的布置，包括管道直线段与弯管的比例、弯管角度与半径、排水情况等多种因素。在对管道进行应力分析时需要考虑这些因素，并据此对应力结果进行修正和校准。

压力管道应力分析

• • • •
2、管道所承受的载荷复杂作用于管道的载荷有：（1）管内介质产生的压力介质产生的压力主要在管子中产生环向的使管子直径增大或缩小的变形，这也是管子本身发生破裂的主要影响因素。 • 同时，介质的压力在远端轴向还会在管子中产生轴向拉（压）应力而引起某些附加载荷。 • 对于厚壁管，还会产生沿半径方向的载荷。
第二章
压力管道强度及应力分析
杨玉芬
一、压力管道应力分析的目的和意义
• 1、压力管道的安全运行意义重大 • 一套完整的工艺装置，只有通过管道按照流程需要将工艺过程所必须的各种机械装备加以连接才能进行正常的生产。 • 另外，工艺装置能否长期安全生产和具有足够的使用寿命也与管道设计的好坏密切相关。 • 因此，管道设计是工业生产装置不可缺少的重要组成部分，我们必须给予高度的重视。
• （2）管子重量（自身、介质、保温层） • 高压、大直径钢管的重量（自身、介质、保温层）不容忽视。 • 管子重量在水平布置的接管中产生类似于梁的变形，而在竖直布置的接管中产生压应力，困难造成失稳破坏。 • （3）零部件的重量 • （4）支吊架产生的支反力
• • • •
（5）风力、地震产生的载荷（6）管道温度变化所产生的温差应力（7）管道安装所产生的约束力（8）设备的变形或位移在管道上产生的附加载荷 • （9）此外，还有介质在管内的流动所引起的各种动载荷

压力管道审核管道应力分析和柔性设计

a)
振源
机器动平衡差 — 基础设计不当
气流脉动 — 气柱共振阻力、流速、流向变化 — 异径管、弯头、阀门、孔板等附近产生激振力共振 — 激振力频率等于或接近管线固有频率
b) 机器动平衡差——修改基础设计
压力管道审核管道应力分析和柔性设计
c)减少脉动和气柱共振的方法：
1)加大缓冲罐 — 依据API618计算缓冲罐的体积，一般为气缸容积的10倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，但不能放在共振管长位置。
⑶ 临界管线表
应力分析管线
非应力分析公式法：
计算机计算(BY COMPUTER）
（350°C)
简单手算(公式法、图表法) (BY FORMULA) 目测法(BY VISUAL)
D0 — 管外径(mm) Y — 管段总位移(mm)
Y=(ΔX2+ΔY2 +ΔZ2)1/2
L — 管段两个固定点的展开长度(m) (AB+BC+CD)
B、动力分析包含的内容 a)管道固有频率分析 — 防止共振。 b)管道强迫振动响应分析 — 控制管道振动及应力。 c)往复式压缩机(泵)气(液)柱频率分析 — 防止气柱共振。 d)往复式压缩机(泵)压力脉动分析 — 控制压力脉动值(δ值)。
压力管道审核管道应力分析和柔性设计
C、动力分析要点
e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。

管道应力分析及计算

L — 管段两个固定点的展开长度(m) (AB+BC+CD)
U — 管段两个固定点的直线距离(m) (AD间的直线距离)
(依据ASME/ANSI B31.1及B31.3)
公式的适用范围
(4)应力分析
静力分析(含疲劳分析、风载荷及地震载荷分析)
动力分析
A、静力分析包含的内容 a) 一次应力计算及评定 — 防止管道塑性变形破坏. b) 二次应力计算及评定 — 防止疲劳破坏。 c) 设备管口受力计算(及评定) — 防止作用力太大，保证设备正常运行。 d) 支承点受力计算 — 为支吊架设计提供依据。 e) 管道上法兰受力计算 — 防止法兰泄漏。 f) 两相流及液击冲击载荷计算 — 为支吊架和结构设计提供依据。
C、设计中采用的标准规范；
D、计算程序(软件)；
E、设计温度、压力、安装温度(环境温度)、压力；
F、设计荷载 — 风压值； — 地震烈度； — 雪荷载； — 土壤的力学性质；
G、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分析）；
H、计算及安全性评定准则；
I、应力分析工作流程。
J、其它
⑵ 壁厚计算
三、管道的柔性设计
3.1、柔性定义及柔性设计的方法和目的 a)定义 b)目的 c)设计方法 d)端点位移考虑 3.2、是否进行详细柔性设计的判别方法 a)应进行详细柔性设计的管道 b)可以不进行详细柔性设计的管道 c)判别式的使用方法与注意事项 3.3、管道的热补偿

管道应力分析

应力分析

1. 进行应力分析的目的是

1) 使管道应力在规范的许用范围内；

2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准；

3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载；

4) 解决管道动力学问题；

5) 帮助配管优化设计。

2. 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？

答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。

1) 静力分析包括：

(l)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――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――防止法兰泄漏；

(6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。

2) 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――控制管道振动及应力；

(3)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振；

(4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。

3. 管道应力分析的方法

管道应力分析的方法有：目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什么分析方法，应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。

4. 对管系进行分析计算

1) 建立计算模型（编节点号），进行计算机应力分析时，管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点：

(1) 管道端点

(2) 管道约束点、支撑点、给定位移点

压力管道应力分析的内容及特点研究

一、管道应力分析方法

1.管道静态分析

管道静态分析是指管道受静载荷作用下的受力分析，包括重力载荷（管道自身、保温及管道内介质重量）、压力载荷（管道介质压力）、管道偶然载荷（风、浪等作用）及位移载荷（管道热应力及附加移位作用）。管道静力划分为一次应力、二次应力及偶然应力。以上三种应力一般称为规范应力。一次应力：由于压力、重力及其他外力载荷的作用产生的应力，它是平衡外力载荷所需的应力，随外力载荷的增加而增加。一次应力的特点是无自限性，即当管道内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成几何可变机构时，即使外力载荷不再增加，管道仍将产生不可限制的塑性流动，直至破坏。

2.管道动态分析

管道动态分析是指管道受动载荷作用下的受力分析，动载荷指随着时间迅速变化的载荷，管道系统不足以瞬间将其分散，产生不平衡载荷，使管道发生运动。其中包括地震、水锤、气锤、振动、安全阀泄放反力等。动态分析的内容包括：管道固有频率分析，冲击载荷作用下的管道应力分析，管道强迫振动响应分析，往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析及往复压缩机（泵）脉动分析。往复压缩机（泵）的相关分析是为了防止气柱共振和控制压力脉动，防止造成系统共振，此项工作一般由压缩机（泵）厂家进行计算校核。管道固有频率分析目的是防止管道系统的共振，管道系统的固有频率往往要避开设备的运行频率以免发生共振，一般而言频率高的管道不易发生振动，使管道固有频率高于某个值，以达到不发生共振的条件。

二、管道应力分析内容

1.设备管口载荷评估

在设备校核过程中，按校核方法分为静设备和动设备。对于静设备，当管道的作用力过大时，会造成设备管口变形、法兰泄漏，通常做法是对不同温压等级的设备管口规定相应的许用载荷，

管道应力分析条件和目的

一.应力分析的目的：

a）使管道应力在规范的许用范围内；

b）是设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准；

c）计算出作用在管道支吊架上的载荷；

d）解决管道动力学问题；

e）辅助压力管道布置设计的优化。

二.一次应力及二次应力：

a）一次应力：由于外加荷载，如压力或重力等的作用产生的应力，其特点是：满足与外加荷载的平衡关系，随外加荷载的增加而增加，且无自限性，当其值超过材料的屈服极限时，管逍讲产生塑性变形而破坏。

b）二次应力：管道变形收到约束而产生的应力，它不直接与外力平衡，二次应力的特点是具有自限性，当管道局部屈服和产生小量变形时应力就能降下来。二次应力过大时，将使管道产生疲劳破坏。在管道中，二次应力一般由热胀冷缩和端点位移引起。

三.弹性变形和塑性变形

a）弹性变形：构件或物体在外力作用下产生变形，当外力除去后能完全恢复其原有形状，不遗留外力作用过的任何痕迹，这种变形称为弹性变形。

b）塑性变形：构件或物体在外力作用下产生变形，当外力除去后，构件或物体的形状不能复原，即遗留了外力作用下的残余变形，这种变形称为塑性变形。

四.蠕变和应力松弛：

a）蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。

b）应力松弛：金属在高温和应力作用下，如维持总变形量不变，则随着时间的延长，弹性变形逐渐转变为塑性变形，从而逐渐使应力减小的现象。常见于高温汽轮机汽缸和阀门的法兰紧固螺栓上。