管道应力分析

石油化工设计中管道的应力分析

石油化工设计中管道的应力分析在石油化工设备和管道设计中，管道的应力分析是至关重要的一部分。

管道在输送化工产品、原油和天然气等流体过程中承受着巨大的压力和温度变化，因此对管道的应力进行准确的分析和评估是确保设备安全稳定运行的关键。

本文将就石油化工设计中管道的应力分析进行探讨，包括管道的应力来源、应力分析的方法以及如何通过应力分析来优化管道设计。

一、管道应力的来源管道在石油化工生产和运输中承受着各种不同类型的应力，主要包括以下几种：1. 内压力应力：当管道内输送流体时，流体对管道内壁产生压力，这种压力会导致管道内壁产生拉伸应力。

根据管道内部流体的压力大小和管道壁厚度，可以通过公式计算出内压力应力。

2. 外压力应力：当管道埋设在地下或者受到外部负荷作用时，管道外表面会受到外部压力的影响，产生外压力应力。

外压力应力的大小取决于埋深以及地下土壤或其他外部负荷的性质。

3. 温度应力：在石油化工生产中，管道内流体的温度会经常发生变化，管道壁由于温度变化而产生热应力。

当温度升高时，管道会受到膨胀，产生热膨胀应力；当温度降低时，管道会受到收缩，产生热收缩应力。

4. 惯性应力：当管道受到流体在流动中带来的冲击或者振动负荷时，管道会受到惯性应力的作用。

这种应力通常在管道系统启停或者调节流量时发生。

以上几种应力来源综合作用于管道中，会使得管道处于复杂的受力状态，因此需要进行系统的应力分析来保证管道的安全可靠运行。

二、管道应力分析的方法1. 弹性理论分析法：弹性理论分析法是管道应力分析常用的一种方法。

它基于弹性力学理论，通过有限元分析或者解析力学方法，对管道受力、应力分布和应力集中进行计算和分析。

这种方法可以较为准确地预测管道在各种受力情况下的应力状态，但需要复杂的数学计算和较高的专业知识。

2. 经验公式法：经验公式法是一种简化的应力分析方法，常用于一些简单的管道系统。

通过经验公式计算内压力应力、外压力应力和温度应力，并考虑到管道的材料性能和工作条件，可以得到初步的应力估计。

管道应力分析及计算全

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)。
C、动力分析要点
a)
振源
机器动平衡差 — 基础设计不当
⑶ 编制临界管线表(三级签署) — 应力分析管线表
静力分析
⑷ 应力分析
(三、四级)；
动力分析
⑸ 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；
⑹ 支管补强计算；
⑺ 动设备许用荷载校核(四级)
⑻ 夹套管(蒸汽、热油、热水)计算(端部强度计算、内部导向翼板位置确定、同时包括任何应力分析管道的所有内容)；
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
三、管道的柔性设计
3.4、应力增大因子 3.5、柔性分析方程 3.6、弹性模量随温度变化效应 3.7、柔性分析的另一规则
2)两台或三台压缩机的汇集总管截面积至少为进口管截面积的三倍，且应使柱塞流的冲击力不增加。
3)孔板消振 — 在缓冲罐的出口加一块孔板。
孔径大小：
d D
4
U,
U
V气体流速 V介质内的声速
d 0.3 ~ 0.5 D
孔板厚度=3～5mm
孔板位置 — 在较大缓冲罐的进出口均可
d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。
A、当

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。

管道应力分析第一章任务与职责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。

管道应力分析与管道设计技术技术手册

管道应力分析与管道设计技术技术手册管道应力分析与管道设计技术技术手册1.管道应力分析1.1 管道应力的概述①管道应力的定义②管道应力的分类1.2 管道应力分析的方法①静态分析方法②动态分析方法③应力分析软件的使用1.3 管道应力分析的参数①温度应力②压力应力③几何应力1.4 管道应力分析的结果①管道的应力分布②弯曲应力③拉伸应力④压缩应力1.5 管道应力分析的应用①管道设计中的应力分析②管道材料的选择③管道的优化设计2.管道设计技术2.1 管道设计基础①管道设计的基本原则②管道设计的工作流程③管道设计的规范和标准2.2 管道材料的选择与特性①金属材料的选择与特性②非金属材料的选择与特性2.3 管道布置与尺寸设计①管道布局设计②管道尺寸设计③管道支架设计2.4 管道的弯曲与接头设计①管道的弯曲设计②管道的接头设计2.5 管道的耐久性与维护①管道的耐久性分析②管道的防腐与防腐保护③管道的维护与保养附件：附件1：管道应力分析实例数据附件2：管道设计软件使用手册法律名词及注释：1.合同法：规定了合同的成立、内容、履行、变更和解除等基本事项。

2.著作权法：规定了对于创作的作品的著作权保护的范围和方式。

3.知识产权法: 包括了专利法、商标法、版权法等涉及知识产权的法律法规。

4.《建筑法》：对建筑工程的规划、设计、施工、验收等各个环节进行了详细规定。

5.环保法：对于环境保护和环境污染治理等方面进行了详细的法律规定。

石油化工设计中管道的应力分析

石油化工设计中管道的应力分析石油化工设计中，管道的应力分析是至关重要的一环。

在石油化工项目中，管道系统承载着各种化工介质，其正确的应力分析可确保管道系统的安全运行。

本文将从管道应力的定义、应力分析的重要性、应力分析的方法以及应力分析的应用等方面进行详细介绍。

一、管道应力的定义管道应力是指管道在内外载荷作用下所产生的应力状态。

内载荷包括介质压力、介质温度变化引起的热应力等，而外载荷则包括风载荷、地震作用、管道施工过程中的施工载荷等。

在石油化工设计中，管道应力主要包括轴向应力、周向应力和剪切应力等。

二、应力分析的重要性管道应力的分析对石油化工项目的安全稳定运行至关重要。

正确认识管道的应力状态能够避免管道系统出现过度应力破坏、应力腐蚀裂纹等问题，从而保障生产系统的安全稳定运行。

合理的应力分析还可以指导设计人员优化管道系统的设计，提高其运行效率，减少资源浪费。

1. 模拟分析法：通过有限元分析软件对管道系统进行模拟建模，并对不同载荷条件下的应力进行计算。

2. 经验计算法：利用经验公式或经验参数计算得到管道系统在不同载荷下的应力状态。

3. 简化计算法：将复杂的管道系统简化为理想模型，利用简化的方法对管道的应力状态进行计算。

1. 管道受力分析：对管道系统在不同条件下的受力状态进行分析，确保其能够承受外部载荷的作用，不产生过度应力。

2. 安全评估：对管道系统的应力状态进行评估，判断其安全稳定性，发现潜在问题并进行预防性维护。

3. 设计优化：通过应力分析，优化管道系统的设计方案，提高其运行效率，减少资源浪费。

4. 施工指导：在管道施工过程中，根据应力分析结果，制定合理的施工方案，确保管道系统的施工质量。

管道应力分析及计算

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
三、管道的柔性设计
3.4、应力增大因子 3.5、柔性分析方程 3.6、弹性模量随温度变化效应 3.7、柔性分析的另一规则
五、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范
1、GB50316-2000《工业金属管道设计规范》 2、HG/T20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 3、SH/T3041-2002《石油化工企业管道柔性设计规范》 4、GB150《钢制压力容器》 5、JB/T8130.1-1999 《恒力弹簧支吊架》 6、JB/T8130.2-1999 《可变弹簧支吊架》 7、GB 50251-2003 《输气管道工程设计规范》 8、GB 50253-2003 《输油管道工程设计规范》 9、ASME/ANSI B31.1 -- Power Piping
10、ASME/ANSI B31.3 Process Piping 11、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and
Distribution piping systems 12、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systems 13、API610 -- 离心泵 14、NEMA SM23 -- 透平 15、API617 -- 离心式压缩机 16、API618 -- 往复式压缩机 17、API661 -- 空冷器 18、ANSI/B31.1、APIRP520 -- 安全阀、爆破膜

管道应力分析

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(3) 管道方向改变点、分支点(4) 管径、壁厚改变点(5) 存在条件变化点（温度、压力变化处）(6) 定义边界条件（约束和附加位移）(7) 管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件）(8) 定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等）(9) 需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点)(10) 动力分析需增设点2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算）(1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入）(2) 弹簧可由程序自动选取(3) 计算结果分析(4) 查看一次应力、二次应力的核算结果(5) 查看冷态、热态位移(6) 查看机器设备受力(7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载）(8) 查看弹簧表3) 反复修改直至计算结果满足标准规范要求（计算结果不满足要求可能存在的问题）(1) 一次应力超标，缺少支架(2) 二次应力超标，管道柔性不够或三通需加强(3) 冷态位移过大，缺少支架(4) 热态水平位移过大，缺少固定点或Π型(5) 机器设备受力过大，管道柔性不够(6) 固定、限位支架水平受力过大，固定、限位支架位置不当或管道柔性不够(7) 支吊点垂直力过大，可考虑采用弹簧支吊架(8) 弹簧荷载、位移范围选择不当，人为进行调整5. 编制计算书，向相关专业提交分析计算结果1) 计算书内容(1) 一次应力校核内容(2) 二次应力校核内容(3) 约束点包括固定点、支吊点、限位导向点和位移点冷态、热态受力(4) 各节点的冷态、热态位移(5) 弹簧支吊架和膨胀节的型号等有关信息(6) 离心泵、压缩机和汽轮机的受力校核结果(7) 经分析最终确定的管道三维立体图，包括支吊架位置、形式、膨胀节位置等信息2) 向相关专业提交分析计算结果(1) 向配管专业提交管道应力分析计算书，计算书不提供给甲方(2) 向设备专业提交设备需确认的设备受力(3) 如果支撑点、限位点、导向点的荷载较大，应向结构专业提交荷载数据(4) 将往复压缩机管道布置及支架设置提交压缩机制造厂确认6. 何谓一次应力，何谓二次应力？分别有哪些荷载产生？这两种应力各有何特点？答：一次应力是指由于外加荷载，如压力或重力等的作用产生的应力。

管道应力分析

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(3) 管道方向改变点、分支点(4) 管径、壁厚改变点(5) 存在条件变化点（温度、压力变化处）(6) 定义边界条件（约束和附加位移）(7) 管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件）(8) 定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等）(9) 需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点)(10) 动力分析需增设点2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算）(1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入）(2) 弹簧可由程序自动选取(3) 计算结果分析(4) 查看一次应力、二次应力的核算结果(5) 查看冷态、热态位移(6) 查看机器设备受力(7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载）(8) 查看弹簧表3) 反复修改直至计算结果满足标准规范要求（计算结果不满足要求可能存在的问题）(1) 一次应力超标，缺少支架(2) 二次应力超标，管道柔性不够或三通需加强(3) 冷态位移过大，缺少支架(4) 热态水平位移过大，缺少固定点或Π型(5) 机器设备受力过大，管道柔性不够(6) 固定、限位支架水平受力过大，固定、限位支架位置不当或管道柔性不够(7) 支吊点垂直力过大，可考虑采用弹簧支吊架(8) 弹簧荷载、位移范围选择不当，人为进行调整5. 编制计算书，向相关专业提交分析计算结果1) 计算书内容(1) 一次应力校核内容(2) 二次应力校核内容(3) 约束点包括固定点、支吊点、限位导向点和位移点冷态、热态受力(4) 各节点的冷态、热态位移(5) 弹簧支吊架和膨胀节的型号等有关信息(6) 离心泵、压缩机和汽轮机的受力校核结果(7) 经分析最终确定的管道三维立体图，包括支吊架位置、形式、膨胀节位置等信息2) 向相关专业提交分析计算结果(1) 向配管专业提交管道应力分析计算书，计算书不提供给甲方(2) 向设备专业提交设备需确认的设备受力(3) 如果支撑点、限位点、导向点的荷载较大，应向结构专业提交荷载数据(4) 将往复压缩机管道布置及支架设置提交压缩机制造厂确认6. 何谓一次应力，何谓二次应力？分别有哪些荷载产生？这两种应力各有何特点？答：一次应力是指由于外加荷载，如压力或重力等的作用产生的应力。

CAESAR-II-应力分析理论基础解析

S 1 2
1 2 2 2 3 2 3 12
• 他认为引起材料屈服破坏的主要因素是材料内的变形能。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形
能达到材料单向拉伸屈服时的变形能值，材料即发生屈服
破坏。
2023/12/8
2023/12/8
材料的机械性能
一、弹性阶段二、屈服阶段将下屈服极限称为屈服极限三、强化阶段经过屈服阶段后，材料恢复了抵抗变形的能力，要使其继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化。四、局部变形阶段在试件的某一局部范围内，横向尺寸突然急剧缩小。
• 通俗来讲管道应力分析的任务，实际上是指对管道进行包括应力计算在内的力学分析，并使分析结果满足标准规范的要求，从而保证管道自身和与其相连的机器、设备以及土建结构的安全。
• 一般来讲，管道应力分析可以分为静力分析和动力分析两部分。
2023/12/8
静态分析目的
• 静力分析是指在静力载荷的作用下对管道进行力学分析
• 平面内垂直于半径。 • 剪切力
– 这个载荷在外表面最小，因此在管系应力计算中省略了这一项。
– 在支撑处要求局部考虑。
• 扭矩
– 最大的应力发生在外表面。 – MT/2Z
2023/12/8
压力容器和管道中应力
• 剪应力 • 薄膜应力
2023/12/8
压力容器和管道弯曲应力
• 梁单元弯曲应力 • 壳单元弯曲应力
压力容器设计所采用的标准分为两类：一类是按规则设计；另一类是按分析进行设计。常规设计一般以简化计算公式为基础，再加上一些经验系数，不进行应力分析。
而分析设计中，首先将应力划分为一次应力和二次应力两大类，二者的定义相似。一次应力：为平衡压力与其它机械荷载所必须的法向应力或剪应力。其特点是非自限性，即当结构内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成几何可变的机构时，即使荷载不再增加，仍将产生不可限制的塑性流动，直至破坏。

管道应力分析报告

管道应力分析报告1. 引言管道是现代工业中常见的设备，承载着流体或气体的输送任务。

然而，由于长期使用、环境变化以及操作失误等原因，管道常常会受到应力的影响，从而导致管道的损坏和失效。

因此，对管道应力进行分析和评估是至关重要的。

本报告将介绍管道应力分析的步骤和方法，以帮助工程师和技术人员有效地评估管道的安全性和可靠性。

2. 步骤一：收集管道信息在进行管道应力分析之前，首先需要收集有关管道的相关信息。

这包括管道的材料、尺寸、几何形状以及工作条件等。

通过收集这些信息，可以更好地了解管道的特性和使用环境，为后续的分析工作打下基础。

3. 步骤二：确定边界条件边界条件是管道应力分析的基础，它描述了管道在特定条件下的受力情况。

根据实际情况，边界条件可以包括管道端部的固定或自由支撑、管道连接处的约束等。

通过确定边界条件，可以更加准确地模拟管道在实际工作中的受力情况。

4. 步骤三：建立数学模型建立数学模型是进行管道应力分析的关键步骤。

根据管道的几何形状和边界条件，可以选择适当的数学方法和工具来建立模型。

常用的方法包括有限元分析、解析法等。

通过建立数学模型，可以计算出管道在不同位置和方向的应力分布情况。

5. 步骤四：计算应力分布在建立数学模型之后，可以进行应力计算。

根据所选的数学方法和模型，可以通过计算得到管道在不同位置和方向上的应力大小。

这些应力值可以用于评估管道的安全性，并进行必要的修复和改进。

6. 步骤五：评估管道安全性根据得到的应力分布结果，可以对管道的安全性进行评估。

根据国际标准和规范，可以确定安全应力范围。

如果管道的应力值超过了安全范围，需要采取相应的措施，如增加支撑、加固结构等，以保证管道的安全运行。

7. 步骤六：制定改进方案如果管道的应力分布结果不符合要求，需要制定相应的改进方案。

改进方案可以包括优化管道的设计、改变工艺条件、增加支撑等。

通过合理的改进方案，可以有效地降低管道的应力水平，提高管道的安全性和可靠性。

管道应力分析-孙学军_图文

裂纹。）
21
材料的力学性能及强度理论力学性能：
1.强度极限 2.屈服强度 3.断裂 4.强化阶段 5.局部变形阶段
22
最大拉应力理论：
该理论认为：最大拉应力是引起断裂的主要原因即认为：无论材料处于什么应力状态，只要最大拉应力达到单向拉伸时的抗拉强度，材料就会发生脆性断裂。
屈服判据：
强度准则：
应力分析报告
应力ISO图
支撑设计、选型
提交业主提交现场
8
应力分析管线分类:
9
关键管线表:
10
应力ISO图:
在管道单线图的基础上增加应力分析的节点号、约束点的位置及类型、约束点的位移量及载荷、备注等信息。
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管道受到的载荷、变形及失效形式
管道受到的载荷：
压力操作压力、试验压力；温度重量活荷载：管内输送介质的重量、测试的介质重量、由于环境或操作条件产生的雪/冰荷载等。死荷载：管道重量、保温重量及阀门（含执行机构）、法兰等管道组成件重量。位移设备管口热位移；基础沉降、潮汐运动、风等作用下在管道连接处产生的位移；支撑结构的变形；压力延长效应产生的位移；
管道应力的校核主要是为了防止管壁内应力过大造成管道自身的破坏。各种不同荷载引起不同类型的应力，不同类型的应力对损伤破坏的影响各不相同，如果根据综合应力进行应力校核可能导致过于保守的结果，因此管道应力的校核采用了将应力分类校核的方法。应力分类校核遵循的是等安全裕度原则，也就是说，对于危险性小的应力，许用值可以放宽;危险性大的应力，许用值要严格控制。应力分类是根据应力性质不同人为进行的，它并不一定是能够实际测量的应力。
24
最大切应力理论(Tresca准则)：

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。

1.3 管道应力分析方法管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。

对于静荷载，例如：管道内压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。

管道应力分析试题及答案

管道应力分析试题及答案一、选择题1. 管道应力分析的主要目的是什么？A. 确保管道的美观B. 确保管道的强度和稳定性C. 降低管道材料成本D. 提高管道的使用寿命答案：B2. 在进行管道应力分析时，以下哪项不是必须考虑的因素？A. 管道的几何尺寸B. 管道的支撑条件C. 管道的热膨胀D. 管道的表面颜色答案：D3. 管道的哪类应力是应力分析中最为关注的？A. 静应力B. 动应力C. 热应力D. 所有上述应力答案：D二、填空题4. 管道应力分析中，____是指管道在温度变化时由于热膨胀或收缩所产生的应力。

答案：热应力5. 在固定支架的设计中，____的概念是确保管道在热膨胀或收缩时能够自由移动，而不产生过大的热应力。

答案：热位移三、简答题6. 简述管道应力分析中“柔性分析”和“刚性分析”的区别。

答案：柔性分析主要关注管道系统中的柔性元件，如膨胀节，以及它们如何影响整个系统的应力分布。

刚性分析则侧重于管道系统中的刚性部分，如直管段和弯头，以及它们在固定支撑条件下的应力和变形。

7. 描述在进行管道应力分析时，为什么需要考虑管道的热膨胀系数。

答案：管道的热膨胀系数是描述材料在温度变化时体积或长度变化的物理量。

在管道系统中，温度变化会导致管道长度的变化，从而产生热应力。

如果不考虑热膨胀系数，可能会导致管道支撑设计不当，增加管道破裂或接头泄漏的风险。

四、计算题8. 假设有一段长10米的管道，其材料的热膨胀系数为12×10^-6/°C，环境温度从20°C升高到80°C。

如果管道两端固定，计算管道由于温度升高所产生的热应力。

答案：首先计算管道的热膨胀量：ΔL = L × α × ΔT，其中L为管道长度，α为热膨胀系数，ΔT为温度变化。

将给定数值代入公式得：ΔL = 10m × 12×10^-6/°C × (80°C - 20°C) = 0.0084m。

管道的应力分析和材料选择

管道的应力分析和材料选择管道是现代工业中常见的输送介质的设备，广泛应用于石油、化工、能源等领域。

在管道的设计和使用过程中，应力分析和材料选择是至关重要的环节。

本文将探讨管道的应力分析方法以及材料选择的相关因素。

一、管道的应力分析方法管道在运行过程中承受着来自内部介质压力和外部环境荷载的作用，因此应力分析是管道设计的基础。

常用的管道应力分析方法有静力学方法和有限元分析方法。

静力学方法是一种简化的分析方法，通过假设管道是刚性结构，忽略材料的弹性变形，仅考虑应力的平衡条件。

这种方法适用于直径较小、壁厚较薄的管道，且介质压力变化较小的情况下。

有限元分析方法是一种更为精确的应力分析方法，能够考虑材料的弹性变形和非线性特性。

通过将管道划分为有限个小单元，建立数学模型，并利用计算机进行求解，可以得到管道内部的应力分布情况。

这种方法适用于复杂的管道结构和大口径管道的应力分析。

二、材料选择的相关因素在管道的设计和使用过程中，材料的选择是十分重要的，直接影响到管道的安全性和可靠性。

材料选择需要考虑以下几个因素：1. 强度和刚度：管道材料需要具备足够的强度和刚度，以承受内部介质压力和外部环境荷载。

常用的管道材料有碳钢、不锈钢、铜、铝等，根据具体的工况和要求选择合适的材料。

2. 耐腐蚀性：管道在运行过程中可能接触到腐蚀性介质，因此材料的耐腐蚀性是一个重要考虑因素。

不同的介质对材料的腐蚀性不同，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料，或者采取防腐措施。

3. 温度影响：管道在不同的温度下工作，材料的热膨胀系数和高温强度是需要考虑的因素。

对于高温工况，需要选择能够承受高温的材料，避免因热膨胀引起的应力集中和破坏。

4. 经济性：材料的成本和可获得性也是材料选择的考虑因素。

在满足工程要求的前提下，选择经济合理的材料，可以降低工程成本。

总结：管道的应力分析和材料选择是管道设计和使用过程中不可或缺的环节。

应力分析方法的选择应根据具体情况，采用静力学方法或有限元分析方法。

工业管道应力分析

工业管道应力分析工业管道应力分析是指通过分析工业管道在运行过程中受到的各种力的作用以及相应的应力状态，从而判断管道是否满足工程要求并采取相应的防护措施。

工业管道应力分析的主要目的是确定管道在运行过程中是否会出现应力集中、变形过大、破裂等问题，以及确定相应的应力分布、变形情况和破坏机制，从而为工业管道的设计、运行和维护提供依据。

工业管道在运行过程中受到的力主要包括内压力、外部载荷、温度变化和土壤压力。

其中，内压力是指管道内液体或气体产生的压力，外部载荷是指管道周围介质或结构施加在管道表面的力，温度变化是指管道在运行过程中由于介质的温度变化引起的热应力，土壤压力是指管道埋设在土壤中时受到的土壤重力和土壤侧压产生的力。

在进行工业管道应力分析时，需要首先确定管道的受力情况和约束条件。

受力情况包括受力方向、大小和作用点的位置，约束条件包括管道的支撑方式、管道与周围结构的连接方式等。

确定受力情况和约束条件后，可以采用有限元分析等方法进行管道应力分析。

有限元分析是一种常用的管道应力分析方法，通过将管道离散化为一系列小的有限元单元，建立有限元模型，利用有限元法的基本原理和计算方法，求解受力的节点位移和应力分布。

在有限元分析中，需要将管道的几何形状、材料性质和加载情况等输入模型中，对模型进行网格划分，选择适当的单元类型和材料本构关系，以及考虑边界条件和约束条件，然后进行计算，得到管道的应力分布和变形情况。

在工业管道应力分析中，需要考虑的问题还包括材料的强度和韧性、加载方式和工况变化、管道连接件和支撑结构的设计等。

根据管道的受力情况和要求，可以制定相应的设计准则和标准，以确保管道在运行过程中的安全可靠。

总之，工业管道应力分析是工业管道设计、运行和维护的重要环节，通过分析管道受力情况和应力分布，可以评估管道的安全性和可靠性，为管道的设计和维护提供依据。

在应力分析中，需要综合考虑材料的强度和韧性、加载方式和工况变化、管道连接件和支撑结构的设计等因素，以确保管道在运行过程中不会发生突然破裂和失效。