压力管道局部应力分析[宣贯]

合集下载

压力管道应力分析

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。

关于压力管道的应力分析

关于压力管道的应力分析关于压力管道的应力分析【摘要】压力管道的应力问题在管道检验过程中都会涉及到的，由于压力管道应力的分析和计算过程都要求相对高的技术，这对于检验技术人员来说是很难完成的。

因此，本文着重对压力管道应力分析的内容、应力特征、应力分类以及校核准则进行了论述，以便于为分析人员提供了有效的理论依据。

【关键词】压力管道应力分析一次应力二次应力压力管道的应力影响着压力管道在安装后的安全使用，所以进行应力分析是很有必要的，压力管道应力分析的内容相对较多，主要体现在以下几个方面。

2 压力管道应力分析的特征压力管道在应力分析过程中还不够严谨，其中还存在着一些缺陷，其主要原因是因为压力管道应力由历史根源所造成的校核准则存在不足，但压力管道应力分析有着自身的特点，主要体现在以下几个方面：（1）在压力管道的应力分析之中，没有考虑管道的薄膜应力和局部弯曲应力，从而导致一次应力中没有对一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次弯曲应力进行细分；在一次应力校核准则中往往忽视了对一次弯曲应力和一次局部薄膜应力进行校核，而只对一次总体薄膜应力进行了校核。

（2）计算一次应力主要是为了避免管道在安装的时候承受不住压力而塌下来。

计算二次应力是为了防止管道在发生热变形之后是否会出现问题，通过二次应力计算管道是否发生偏移、移位，并防止并排管道所产生的相互影响。

（3）二次应力校核具有着自身的操作方式，最主要是针对其结构的安定性，只需满足结构安定性条件，就可以避免压力管道产生低周疲劳。

（4）一次应力校核主要是校核压力管道的纵向应力，其最主要的特点是不遵循剪应力理论，二次应力校核虽然遵循的是最大剪应力，但其计算应力过程中不会计算管道轴向立，只考虑管道弯矩和扭矩的作用。

3 压力管道的应力分类及校核准则压力管道与压力容器有所不同，对于不同的管道根据管道自身的特点都有着不同的校核准则，由于压力管道的应力分析主要侧重于对管系整体的分析，而压力容器的应力分析主要是对局部进行详细的分析，两者在应力分类的方法和校核准则上都存在着较大的差异。

压力管道应力分析

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
3、不同性质的载荷对管道安全的影响有很大差别例如：（1）随着管内介质压力的增加，管壁的应力水平会不断加大，直至破坏，这种状态称为应力没有自限性。（2）随着管内温度增加，由于有约束存在，管壁的应力水平也会加大，但当达到一定程度时，如材料屈服，由温差产生的应力会逐渐降下来，这种性质成为应力具有自限性。
σe ： • σe f[1.25 ([σ] + [σ]t )-σzhl] • 其中：f为修正系数。（p33)
四、压力管道的强度计算
• 1、承受内压管子的强度分析
• 承受内压管子，管内任一点上的应力
• 状态可以用三个主应力来表示：
•
σ1 =σθ= PDn / 2te
•
σ2 =σz= PDn2 / [4te (Dn+te)]
• 强度条件为，最大当量应力不超过材料在工作温度下的基本许用应力
•
σzhl ≤[σ]t
• 该公式的含义为：
• 当以环向应力作为最大应力进行强度设计后，还应校核与环向应力垂直方向上的轴向应力是否满足要求，因轴向应力复杂。
• （2）二次应力的强度条件
• 二次应力产生的破坏，是在反复加载及冷热交换作用下引起的疲劳破坏，根据安定性准则来规定其许用应力值，这是一个防止结构反复发生正反方向屈服变形的准则。
• （2）应力分类
•
压力管道应力分类的依据是应力对
管道强度破坏所起作用的大小。
•
这种作用又取决于下列两个因素：
• A、应力产生的原因
• 即应力是外载荷直接产生的还是在变形协调过程中产生的
• 外载荷是机械载荷还是热载荷；

压力管道局部应力分析[宣贯]

DU
AU
BU
AECsoft
AL
CU BL
DL CL
2020/8/7
WRC107
作用在壳壁上附属元件的外加基本载荷有：压力P、拉力T、剪切力V、沿壳体轴向的弯
矩ML、沿壳体圆周方向作用的弯矩MC、作用在附属元件上的扭矩MT。
AECsoft
2020/8/7
WRC107
外载荷会首先在连接点造成一次局部膜应力；弯矩可简化为大小相等、方向相反的力偶 ,而这个力偶则会
AECsoft
2020/8/7
举例
AECsoft
2020/8/7
输入参数
AECsoft
2020/8/7
输入参数、计算
AECsoft
2020/8/7
查看报告
AECsoft
2020/8/7
局部应力计算的局限性
尽管WRC107、297及其他类似文献提供了局部应力的算法 ,但是两者并非万能 ,他们存在一定的应用局限性 ,在某些条件下计算结果与实际相差较大。
AECsoft
2020/8/7
应力增大系数
规范对应力增大系数的考虑： B31.1
S SU S S1 0.7 5iM A / Z P d o / 4t S h
B31.3
S1 F A X / Am ii M i 2 io M o 2 1/ 2 / Z P d o / 4t S h
AECsoft
2020/8/7
WRC297
与WRC107相同的 ,WRC297遵循 ASME Ⅷ-2中对应力进行分类的原理 ,在外载荷及介质压力作用下 , 在局部四个点产生薄膜应力、弯曲应力、剪切应力等。对于接管局部应力的计算 ,由于不考虑接管和筒体连接处引发的应力集中 ,因此不计算附加峰值应力。

压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算

压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算压力钢管作为一种用于输送气体或液体的重要管道设备，其安全鉴定对于保障工业生产和人员安全至关重要。

在进行安全鉴定时，应力分析和强度计算是必不可少的步骤。

本文将针对压力钢管的应力分析和强度计算进行探讨。

一、应力分析1.1 弹性应力分析弹性应力分析通过对压力钢管所受力的计算，确定其在工作条件下的应力状态。

弹性应力可以分为轴向应力、周向应力和切向应力。

轴向应力是指压力钢管在管轴方向上受到的拉伸或压缩作用产生的应力。

其计算公式为：σz = (P * D) / (2 * t)其中，σz表示轴向应力，P表示管内的压力，D表示管道的直径，t 表示管壁的厚度。

周向应力是指在管壁厚度方向上产生的应力。

其计算公式为：σθ = (P * D) / (4 * t)切向应力是指在周向应力方向上的切应力。

其计算公式为：τ = (P * D) / (2 * t)1.2 塑性应力分析当压力钢管的应力超过弹性极限时，塑性应力开始发挥作用。

塑性应力分析需要考虑材料的屈服强度、变形硬化指数等因素。

塑性应力的计算涉及到材料的本构关系，常用的本构关系有屈服准则、应变硬化准则等。

根据材料的特性和具体情况，可以选取适合的本构关系进行计算。

二、强度计算2.1 材料的强度计算压力钢管的强度计算主要涉及材料的屈服强度和破坏强度。

屈服强度是指在材料屈服时承受的最大应力，破坏强度是指材料在极限状态下承受的最大应力。

通常采用屈服准则或破坏准则进行强度计算。

常用的屈服准则有von Mises准则、Tresca准则等，常用的破坏准则有最大应力准则、最大应变准则等。

2.2 结构的强度计算压力钢管的结构强度计算需要考虑管道本身的结构特点和外部载荷等因素。

常用的计算方法有弹性理论法、有限元法等。

弹性理论法是一种简化的计算方法，适用于结构相对简单、载荷较小的情况。

有限元法是一种更为精确的计算方法，可以考虑更复杂的结构和不同的载荷条件。

压力管道应力分析[知识荟萃]

行业重点
5
• （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
行业重点
6
3、不同性质的载荷对管道安全的影响有很大差别例如：（1）随着管内介质压力的增加，管壁的应力水平会不断加大，直至破坏，这种状态称为应力没有自限性。（2）随着管内温度增加，由于有约束存在，管壁的应力水平也会加大，但当达到一定程度时，如材料屈服，由温差产生的应力会逐渐降下来，这种性质成为应力具有自限性。
的主应力有σθ 、σz 、σr 。
• 当管壁的厚度与管直径相比较小时，在半径
方向的挤压应力σr可以忽略不计，管壁内只有两个方向的主应力，称为两向应力状态
或平面应力状态，反之，称为三向应力状态
或平面应力状态行业重点
22
• （2）薄壁管与厚壁管
• 当管道外径/内径1.2时，管道称为薄壁管，应力分布为两向应力状态或平面应力状态。
• 如：风载荷在管壁产生的轴向弯曲应力。
行业重点
18
• c．一次局部薄膜应力（Pl） • 一次局部薄膜应力是在结构不连续区由内压
或其他机械载荷产的薄膜应力和结构不连续效应产生的薄膜应力统称为一次局部薄膜应力。
• 这种应力只引起局部屈服如管子与设备的焊接处或法兰盘与管子的连接处。
行业重点
19
• 1、材料的极限值
• 屈服极限σs、断裂极限σb、蠕变极限σD、疲劳极限等σn
• 2、安全系数
•
ns =1.5 、 nb=3
• 3、许用应力
•

压力管道应力分析

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，需要准确确定工况参数，如内压、外界温度等，以便进行有针对性的分析。

3. 有限元分析有限元分析是应用计算机模拟技术，将管道模型分割成有限个小模型，通过对小模型的计算和组合，分析管道内部的应力和强度分布。

这种方法可以更直观地了解管道内部应力的变化情况，有效评估管道的安全性和强度。

压力管道应力分析是管道设计和使用过程中必不可少的环节。

压力管道应力分析的内容及典型的案例分析

压力管道应力分析的内容及典型的案例分析压力管道应力分析的内容及典型的案例分析摘要：压力管道应力的分析是压力管道设计的重要内容，随着压力管道应用越来越普及，对它的认识也越来越深入，压力管道的重要性也逐渐的凸显出来。

压力管道的应力作用直接关系到管道的正常使用和操作的安全。

本文主要对压力管道应力进行分析，阐述其基本内容，从而更好的掌握压力管道的相关工作内容，促进压力管道应力分析的标准化和规范化。

关键词：压力管道；应力分析；内容；事例引言在压力管道使用的过程中，常常会伴随着一系列的问题，如果得不到很好的解决会严重的影响压力管道正常的使用。

通过阐述管道应力分析内容为维护压力管道应力正常运行提供理论的依据。

经过案例分析进步了解一些压力管道应力分析的机理。

一、压力管道应力分析的内容压力管道应力的分析关系到压力管道安装后的使用情况，所以加强对压力管道应力分析，提高压力管道正常运行的重要依据。

压力管道应力分析的内容主要涉及到以下的几个方面：（一）分析管道系统的载荷来源。

管路系统的载荷主要分为一次应力载荷和二次应力载荷，一次应力载荷通常指管道系统正常生产时的内外压力作用、管道系统自身的重力、设备运行中的压力脉冲对管道系统的作用以及瞬间内承受的载荷（风力、地震，泵瞬时启动的压力载荷等）。

二次应力载荷通常是指管路运行时产生的热膨胀载荷、冷紧是产生的载荷、由于设备沉降产生的管道系统支点位移产生的载荷。

（二）静力分析通过对管路系统内压荷载和持续荷载作用下的一次应力分析计算、管道系统冷热膨胀位移产生的二次应力分析计算、管道系统与相关设备的相互作用及管口校核、管道系统的支吊架的受力分析、可以有效防止管道发生塑性变形、管道疲劳损坏，确保管道系统与设备的安全运行。

（三）动力分析管道系统设计应避免管道振动和管道共振，对振动管线特别是往复式压缩机、往复泵的相关管线要重点进行分析，主要包括管道内气（液）柱的频率分析，使其避开激振频率；压力脉冲不均匀度分析，控制压力脉动值；管道系统固有频。

压力管道强度及应力分析

压力管道强度及应力分析压力管道是指承受流体压力作用的管道系统，常用于输送液体或气体。

压力管道的设计必须考虑到管道系统的强度，以确保管道在工作条件下能够安全运行。

强度分析是对管道系统在受压状态下的力学性能进行评估和计算，包括应力分析和应变分析。

压力管道的强度分析主要涉及以下几个方面：1.管道的内压应力分析：管道容易在受到内部压力作用时发生脆性断裂。

内压应力是指管道承受的内部压力产生的应力，应力分布是管道内径和壁厚决定的。

内压应力的计算可以使用薄壁管道的公式，也可以使用粗壁管道的公式，根据实际情况选择适当的公式进行计算。

2.管道的外压应力分析：外压应力是指管道受到外界压力，如土壤或混凝土的压力而产生的应力。

外压应力会降低管道的承载能力，因此在设计时必须考虑外压应力的影响。

外压应力的计算可以通过考虑管道埋深和周围土壤或混凝土的性质来进行。

3.管道的弯曲应力分析：管道经过弯曲时会产生弯曲应力。

弯曲应力的大小与管道的弯曲半径、管道材料的弹性模量以及弯曲角度有关。

弯曲应力的计算可以通过应变能方法或力平衡方法进行。

4.管道的轴向应力分析：管道在拉伸或压缩作用下会产生轴向应力。

轴向应力与管道的拉伸或压缩变形有关，可以通过应变能方法或力平衡方法进行计算。

5.管道的剪切应力分析：管道在复杂受力状态下，如弯曲、拉伸和压缩同时作用时，会产生剪切应力。

剪切应力的计算可以通过静力平衡方程和应变能方法进行。

在进行强度分析时，需要确定管道的材料性质、管道几何尺寸和外界加载条件。

常用的材料性质包括弹性模量、泊松比和屈服强度等。

管道几何尺寸包括管道内径、壁厚和长度等。

外界加载条件包括内部压力、外部压力和温度等。

强度分析的目的是确定管道是否能够安全承受设计条件下的压力载荷，并提供合适的设计指导。

在进行强度分析时，需要进行应力和应变的计算，并与管道材料的极限强度进行比较，以评估管道的安全性。

综上所述，压力管道的强度分析是一个复杂的过程，涉及多个力学参数和设计标准。

压力管道应力分析

压力管道的应力分析【摘要】本文介绍了管道应力分析以及目的，阐明了管道应力分析的几种方法，并提出了如何改善管系受力状况的措施。

【关键词】管道应力分析方法改善方法中图分类号：tv732.4文献标识码： a 文章编号：一、前言管道应力分析的目的进行管道应力分析的目的，根据工程上的要求，主要有以下几个方面：1、使管道应力在规范的许用范围内2、使设备管口荷载符合制造商或公认的标准3、使与管道连接的容器应力保持在其规定的许用范围内4、计算出各种支撑及约束的设计载荷5、确定因各种冲击所导致的管道位移6、解决管道动力学问题，如管道的机械振动，流体锤等7、帮助配管优化设计。

二、管道应力与分析一般来说, 管系为三维空间走向, 由一条或多条主管线及数条支管线组成, 有限元计算模型的建立, 必须参考具体结构现场数据进行, 准确的结构参数是一切计算的基本出发点。

管系载荷分类与确定1、压力载荷: 可能在几种不同压力、温度组合条件下运行的管道, 应根据最不利的压力温度组合确定管道的计算压力。

也即是必须将最危险工况区分出来。

2、持续外载: 包括管道基本载荷( 管子及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等) 、支吊架的反力、以及其它集中和均布的持续外载。

3、热胀和端点位移: 管道由安装状态过渡到运行状态, 由于管内介质的温度变化, 管道产生热胀冷缩使之变形; 与设备相连接的管道, 由于设备的温度变化而出现端点位移, 也使管道变形。

4 、偶然性载荷: 包括风雪载荷、地震载荷、流体冲击以及安全阀动作而产生的冲击载荷。

这些载荷都是偶然发生的临时性载荷, 而且不会同时发生, 在一般静力分析中, 不考虑这些载荷。

三、管道应力分析方法管道应力分析的计算方法有很多，主要的计算方法如下：1、表算法表算法的原理是管道柔性分析和应力计算的一般方法，即将管系中的一个端点固定，求其余端点释放，运用卡氏定理建立变形协调方程组，解此方程组后求出管端复原力，求出管系各计算点端点作用力和力矩，在求出管系各计算点的应力值。

压力管道应力分析

•
σ3 =σr= - P / 2
• 式中：P 介质内压 MPa
•
Dn 管子的内径 mm
•
te 管子的有效(当量）壁厚 mm
• 2、管子壁厚计算（GB 50316)
• （1）管子计算壁厚ts
• 承受内压管子计算壁厚公式：
•
ts= PD0 / (2[σ]tEj+ PY)
• 式中： ts 管子的计算壁厚, mm;
温度和介质的操作条件，设计的核心问题是研究压力管道在外载荷作用下，有效地抵抗变形和破坏的能力，即处理强度、刚度和稳定性问题，保证压力管道的安全性和经济性。
因此，对压力管道进行较为充分的载荷
和应力、应力与变形分析，构成了压力管道设计的重要理论基础。
二、压力管道应力分析
• 1、载荷的分类 • （1）根据作用时间分： • 持续载荷 • 介质压力、重量、支反力、热应力、残余应力等 • 瞬间载荷 • 临时作用于管道的载荷， • 风载荷、地震载荷等
• （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
• （1）管壁中的应力状态
• 在承受内（外）压力作用的管道器壁中，由于管道几何形状的轴对称性质，可能产生的主应力有σθ 、σz 、σr 。
• 当管壁的厚度与管直径相比较小时，在半径方向的挤压应力σr可以忽略不计，管壁内只有两个方向的主应力，称为两向应力状态或平面应力状态，反之，称为三向应力状态或平面应力状态

压力管道应力研究

压力管道应力研究摘要：压力管道广泛的应用在石油化工、天然气等行业的物质运输过程中，并且发挥着十分重要的作用，能够保证原料与产品的正常运输。

在压力管道运行时，其应力情况会受到多方面因素的影响，包括管道系统的内部因素与来自外界环境的因素，想要对压力管道应力情况进行分析，必须准确掌握压力管道的实际运行状态，才能获得更加准确的分析结果。

基于此，本文对压力管道应力进行分析。

关键词：压力管道；应力；重要性1压力管道应力分析的重要性在石油化工、天然气等行业中，压力管道发挥着十分重要的作用，在应用压力管道进行物质运输的过程中，为了保证其运行的安全性与可靠性，必须对管道应力情况进行全面的分析。

压力管道应力是指单位面积的管道构件上承受的内力，其在外力载荷的作用下产生更大的值，如果应力的大小超过了管道材料能够承受的范围，就会造成管道出现失稳、变形、破裂等事故。

对压力管道应力进行分析，能够全面掌握管道的应力情况，通过对机械载荷以及热载荷的计算，能够为管道配件确定合理的设计参数，根据这些参数对管道进行配置，可以将管道应力控制在管道材料能够承受的范围内，防止因应力过大造成压力管道出现失稳、变形、破裂等事故。

2压力管道应力分析的主要内容2.1压力管道应力分类一般情况下，压力管道应力可分为一次应力、二次应力以及峰值应力三种。

其中一次应力是管道受到的外载荷，其主要由重力、介质压力以及风压等因素引起。

二次应力是由热胀、冷缩以及相邻部件的约束或结构自身约束所引起的应力。

峰值应力则是由载荷、结构形状突变引起的局部应力集中的最高应力值。

2.2压力管道静应力的分析对压力管道的静应力进行分析，包括以下几个方面的内容:第一，静应力分析可以确定管道在受到压力荷载与持续荷载作用后产生的一次应力，用于防止管道出现塑性变形。

第二，静应力分析可以确定管道在受到热胀荷载与位移荷载作用后产生的二次应力，用于防止管道出现疲劳损坏。

第三，静应力分析可以确定管道与设备间的作用力，保证管道与设备的运行可靠性。

压力管道应力分析

• （2）薄壁管与厚壁管
• 当管道外径/内径1.2时，管道称为薄壁管，应力分布为两向应力状态或平面应力状态。
• 反之称为厚壁管，应力分布为三向应力状态或平面应变状态。
• （3）三向应力的计算公式（GB 50316)
•
σθ= PDn / 2te
•
σz= PDn2 / [4te (Dn+te)]
• C=C1+C2 • 式中：
•
C1 管子壁厚负偏差、弯管减薄量
•
的附加值，mm。C11的大小与材
料、壁厚及管子级别有关
•
C2 管子腐蚀、磨损减薄量的附加
•
值， mm。 C2的大小与介质有关
• 当腐蚀不严重时，单面取1-1.5,双面取2-3
• 2、应力分类
• （1）应力的概念及管道的破坏
• 应力的基本定义是指构件单位面积上所承受的内力
• 一般来说，应力的值随外载荷增大而增大，而各种材料对应力的承受能力有一个极限，称为强度极限，当应力的值达到或超过材料的极限时，材料就可能发生诸如过度变形、开裂、断裂、失稳等现象，称为失效或破坏。
• （2）应力分类
•
压力管道应力分类的依据是应力对管道强度破
坏所起作用的大小。
•
这种作用又取决于下列两个因素：
• A、应力产生的原因
• 即应力是外载荷直接产生的还是在变形协调过程中产生的
• 外载荷是机械载荷还是热载荷；
•B、应力的作用区域和分布形式 •即应力的作用是总体范围还是局部范围的 •沿厚度的分布是均匀的还是线性的或非线性的。 •目前，比较通用的应力分类方法是将压力管道中的应力分为三大类：
第二章
压力管道强度及应力分析

压力管道应力分析部分

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4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计5) L型 U型管系可采用图表法进行应力分析6) 立体管系可采用公式法进行应力分析7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道8) 采用CAESAR II 进行应力分析9) 调整设备布置和管道布置10)设置、调整支吊架11)设置、调整补偿器12)评定管道应力13)评定设备接口受力14)编制设计文件15)施工现场技术服务5.工程规定1) 适用范围2) 概述3) 设计采用的标准、规范及版本4) 温度、压力等计算条件的确定5) 分析中需要考虑的荷载及计算方法6) 应用的计算软件7) 需要进行详细应力分析的管道类别8) 管道应力的安全评定条件9) 机器设备的允许受力条件（或遵循的标准）10)防止法兰泄漏的条件11)膨胀节、弹簧等特殊元件的选用要求12)业主的特殊要求13)计算中的专门问题（如摩擦力、冷紧等的处理方法）14)不同专业间的接口关系15)环境设计荷载16)其它要求第二章压力管道柔性设计1.管道的基础条件包括：介质温度压力管径壁厚材质荷载端点位移等。

管道局部应力分析及工业应用

管道局部应力分析及工业应用管道是工业生产中常见的一种输送介质的设备，其承载着大量的流体和压力。

管道系统的设计与分析在保证安全运行和延长使用寿命上起着至关重要的作用。

局部应力分析是管道系统设计与分析中的一个重要组成部分，通过对管道局部应力的分析，可以有效地评估管道的稳定性和可靠性，为工业生产提供重要的参考依据。

管道的工作环境和工作特点决定了它会受到多种外力的作用，包括内压力、外力、温度变化等。

这些外力会引起管道局部应力的产生和积累。

局部应力分析的目标就是通过对这些外力的作用进行分析，确定管道在设计工况下的应力分布情况，从而评估其对管道的影响。

为了进行局部应力分析，需要首先确定管道的几何形状和材料特性。

在设计阶段，根据流体介质的输送要求和环境条件，确定合适的材料并选择适当的管道尺寸。

然后，通过数值模拟或理论计算的方法，对管道在工作条件下的应力进行分析。

局部应力分析常用的方法包括有限元分析、弹性力学分析和应力测量等。

有限元分析是一种常用的数值模拟方法，可以通过将管道划分为有限个小单元，在每个小单元上建立方程进行求解，得到管道在工作条件下的应力分布。

弹性力学分析则是基于弹性力学原理进行计算，通过对应力场的建模和边界条件的设置，得到管道的应力分布情况。

应力测量则是通过安装应力传感器或应变计等设备，对管道的应力进行实时测量。

局部应力分析的结果可以帮助工程师们确定管道在设计条件下的强度和稳定性。

根据应力分布情况，可以确定管道的临界位置和薄弱环节，并采取相应的措施进行加固和改进设计。

通过局部应力分析，还可以评估管道的使用寿命和可靠性，为工业生产提供重要的技术支持。

工业中的管道局部应力分析应用广泛。

例如，在石油化工行业中，对输送高温高压介质的管道进行局部应力分析可以帮助设计合适的管道结构和降低事故风险。

在核工业中，对核反应堆管道进行局部应力分析可以确保其工作稳定和安全运行。

在航空航天领域，对航空发动机和导弹管道进行局部应力分析可以确保其在高速高温环境下的可靠工作。