基于Abaqus的蒸汽管道应力分析
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
基于ABAQUS的管道外壁点蚀引起的应力分析
基于ABAQUS的管道外壁点蚀引起的应力分析摘要：本文通过对在外壁分布有不同尺寸的半球形点蚀的管道引起的应力集中进行了有限元分析和计算。
通过对输出的Mises应力进行分析，发现外壁上的半球形点蚀及其附近区域存在着Mises应力集中区，这个应力集中区主要沿着轴向力方向分布在点蚀嘴以及点蚀坑内，它的形状与点蚀半径无关。
此外，还发现在点蚀坑最深处的Mises应力最大。
此处最有利于裂纹萌生，对于管道安全的影响最大。
并且存在某一临界尺寸，当点蚀半径小于该临界尺寸时，外壁点蚀引起的最大Mises应力值随着半径的增加而迅速增大，当点蚀半径大于某一临界值后，外壁点蚀引起的最大Mises应力趋向饱和。
关键词：管道；点蚀；应力;有限元；中图分类号：TB301文献标识码：A1引言管道运输是一种以管道输送流体货物(通常是液体和气体)的运输方式。
管道运输具有运量大、不受气候和地面其他因素限制、可连续作业以及成本低、安全性高等优点，因此管道运输在我国已成为继公路、铁路、航空、水路运输之后的第五大运输行业。
管道运输在各行各业中都得到了广泛的应用，比如石油、化工、电厂、自来水、核电站、建筑等行业都少不了管道运输[1-3]。
管道通常是埋在地下或在大气中进行使用。
土壤和大气中都存在着腐蚀性介质，再加上管道所使用的材料通常为钢铁。
因此管道外壁容易发生电化学腐蚀[4]。
通常在管道外壁采取一定的防腐措施，比如涂层、阴极保护等[5]，然而很多工程实践证明这些方法并不总是有效，尤其是在长期使用或更苛刻条件下使用的情况。
我国每年因腐蚀造成报废的管道、阀门等构件数量可观。
这不仅带来巨大的金属资源的浪费，还给生产生活带来很大的影响。
管道外壁的腐蚀形式通常有均匀腐蚀和局部腐蚀两类。
均匀腐蚀是整个管道表面腐蚀速率比较均匀，一般危险性较小。
局部腐蚀是腐蚀仅局限于一定区域内，或者一定区域内的腐蚀速率远大于其他区域的情况。
具体而言，局部腐蚀又可分为点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、缝隙腐蚀等[6]。
abaqus热传导应力分析详解学习教案
密度(mìdù)
比热
温度变化率
外部热量
内部热量
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第六页，共43页。
介绍(jièshào)
热传导分析(fēnxī)中的基本物理量
-- 温度(wēndù) Temperature 单位 ℃ -- 热能 Heat energy 单位 J -- 热率 Heat rate power 单位 J/t or W -- 热流量 Heat flux = Power per unit area 单位 J/t/L2
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第十页，共43页。
材料(cáiliào)热性质定义
•材料(cáiliào)的热性质在inp 中的 *MATERIAL 关键字定义
*MATERIAL,NAME=MATERIAL-1 *CONDUCTIVITY 1.0 *DENSITY 1.0 *SPECIFIC HEAT 1.0
材料热性质定义
*DFLUX， AMP= amp-1 ELHOL， S1， 300
q
*DSFLUX， AMP= amp-1
SHOL， S，
300
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第十七页，共43页。
边界条件与载荷(zài hè)
3. 边界层(薄膜)条件(tiáojiàn)
-- 热传导中最常见的一种边界条件是 一个自 由表面 被紧临 的流体 加热或 降温 -- 关键字 *CFLIM， *FILM 和 *SFILM 用于定义边界层条件。 -- 边界层系数 h 是 ABAQUS 的一个输入参数(cānshù)，量纲: JL-2T-1q-1 -- 边界层系数的重要性:
的。
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热传导单元(dānyuán)定义
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
基于ABAQUS的高压气瓶应力场数值模拟
图2 高压气瓶有限元模型材料选材上，选用某牌号沉淀硬化马氏体不锈钢，其具有抗腐蚀、高强度等特性。
CMT5305型微机控制电子万能试验机，按照GB/T2975《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》选取拉伸试样，试样尺寸见图3，按照2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》进行拉伸试验获取材料力学性能参数见表1。
报,2021,38(04):428-432.[4]刘晔.急救类、生命支持类医疗设备的质控管理系统装备,2017,30(23):96-97.[5]王云志.急救医疗设备备,2017,30(04):78-79.[6]王飞,刘磊.医院急救医疗设备的集中管理,2015(04):301-302.张孙海.急救医疗设备使用监管主题实践报告,2010,25(11):3-6.[8]Nadica Hrgarek,Kerri-Anne Bowers. Integrating Six Sigma into a Quality Management System in the Medical Device Industry[J]. 图1 高压气瓶结构图76中国设备工程 2023.10中国设备工程 2023.10 料密度7.78g/cm 3，泊松比0.3，弹性模210GPa，抗拉强度1156MPa，屈服强度1104MPa。
载荷与边界条件递增趋势，且应力最大处均为右端焊缝位置处，随着压15MPa、35MPa、55MPa、图5 瓶体表面节点路径图6 瓶体表面应力分布变化曲线试验验证为验证数值模拟准确性，随机抽取该型号高压气瓶进行爆破试验验证。
试验在高压试验室防爆间进行，试验介质为纯净水。
对瓶内缓慢充入纯净水，进行水压强度爆破，记录爆破时压力。
表2为高压气瓶爆破试验数据。
图7破试验后气瓶图。
图7 爆破试验后气瓶图a）压力15MPa b）压力35MPac）压力55MPa d）压力75MPae）压力95MPa图4 不同压力下应力分布云图图3 拉伸试样表1 高压气瓶材料属性表g/cm 3弹性模量GPab σMPa2.0σMPa泊松比7.7821011561104。
基于ABAQUS软件的油气站场地基沉降管道的应力分析
基于ABAQUS软件的油气站场地基沉降管道的应力分析朱军凯;曹兴滨;方林剑;张兴国;邓帮辉【摘要】以利用全站仪测量得到的管线沉降量为条件,利用ABAQUS软件建立管道三维模型,分析地基沉降后管道应力分布情况,通过与现场实测的应力结果进行对比,验证了采用ABAQUS软件分析管道应力分布的可靠性和有效性,为管道可靠性分析及后续的沉降隐患消除提供理论依据.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2018(039)011【总页数】6页(P878-882,887)【关键词】油气集输站场;管道;ABAQUS;地基沉降;有限元分析【作者】朱军凯;曹兴滨;方林剑;张兴国;邓帮辉【作者单位】塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000;塔里木油田分公司油气运销部,库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TE973随着石油工业的快速发展，石油管道敷设量迅猛增加，压力管道的使用越来越广泛，由于压力管道输送的多为高压、有毒、易燃、腐蚀性强的介质，一旦发生压力管道破损，必将造成破坏性后果。
压力管道失效是由多方面因素引起的，主要有内外腐蚀、不均匀沉降、疲劳断裂等[1-2]，因此对压力管道的运行状态进行检测至关重要。
目前，国内已逐步开展埋地管道应力分析方面的研究[3-4]，帅健等[5]认为管道在上覆土体和夯实地基的不均匀作用下会发生局部弯曲和椭圆化变形，管底夯实地基起到阻止管道下沉的作用；杨朝娜[6]定量分析了各因素如管线的埋深、材质、壁厚等对管线受力和变形的影响；张鹏[7]认为管道覆土的不均匀对管道的变形存在一定影响。
然而现有文献鲜有利用ABAQUS软件对油气集输站场内地基沉降管道进行应力分析，本工作利用ABAQUS软件根据已观测到的地基沉降，分析了埋地管道的应力，并与实测应力进行对比。
架空蒸汽管道系统应力分析研究
架空蒸汽管道系统应力分析研究摘要：蒸汽是工业生产公用工程中的一种专用介质，通过燃烧煤和天然气等化石燃料而加热。
通过抑制压力，水得到饱和和过热的蒸汽。
因此，蒸汽管道通常受压力和温度的影响。
蒸汽管道运行时间较长，很容易导致支架的热膨胀和失稳，从而导致全系统受力变化、局部应力过高和损伤。
蒸汽管道构件通常由合金钢组成，在高温下可能导致材料例如蠕变、内部球化、石墨化等。
并导致疲劳损伤。
本文阐述了蒸汽管道系统的应力分析，因为近年来的事故严重危害了人们的财产和生命。
关键词：蒸汽管道；柔性设计；应力分析；检验方案蒸汽管道是工业生产必不可少的压力管道，但近年来，由于经常发生蒸汽事故，蒸汽管道的安全受到越来越多的关注。
本文给出了判断管道柔性的简单经验方法。
该方法计算量小，易于与Excel等软件一起使用。
适用于现场检测管道的初步判断，但须符合该方法的适用条件。
使用CAESAR II软件进行建模可精确计算整个管道系统。
根据计算结果，及时检测管道风险，开发检测方法，克服随机采样的缺点，压力管道检测很重要。
一、工程概况蒸汽管道通过气化机组锅炉送至脱硫机组、空分机组、罐区等整个工厂的。
主要管廊分为3层:5.5米、7.5米和10.0米，蒸汽管道布置在顶部，第二层是电气仪器路径和维修路径。
管道采用“π”型自然补偿器、经过马路时的管道升高“n”型补偿器和走向改变的“z”型补偿器。
二、简易判别方式蒸汽管道的热膨胀压力会对管道和设备造成重大损害。
GB 50316《工业金属管道设计规范》规定：管道的设计温度小于或等于-50℃或者大于或等于100℃，均为柔性计算的范围。
设计的目的是确保配管在设计条件中具有足够的柔性，以避免由于膨胀、冷缩、额外的端点移动、管路支撑调整不正确等原因而造成的问题。
以下是提高管道柔性的方法:1.选择特殊补偿器，如波纹、旋转补偿器等，特殊补偿器制造复杂，成本高它们通常由法兰和管道连接，具有一定的寿命，必须根据工作条件进行定制。
ABAQUS热应力分析解析实例详解
ABAQUS热应力分析解析实例详解ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以进行各种不同类型的分析，包括热应力分析。
热应力分析是通过模拟材料受热后发生的变形来评估材料的热稳定性和耐久性。
在这篇文章中，我们将详细介绍ABAQUS热应力分析的步骤和实例。
首先，我们需要创建一个ABAQUS模型。
模型包括几何形状、材料属性和边界条件。
在热应力分析中，我们通常需要定义一个热源，以及材料的热传导、热膨胀和热辐射等属性。
在这个实例中，我们将模拟一个烤箱的加热过程。
模型是一个简单的长方体，材料是钢铁，边界条件是恒定的热流。
下一步是定义材料属性。
我们需要定义钢铁的热传导系数，热膨胀系数和热辐射系数。
这些属性通常可以从材料手册或实验中获得。
我们将使用以下参数：-热传导系数：40W/mK-热膨胀系数：12e-61/°C-热辐射系数：0.8接下来，我们需要定义边界条件。
在这个实例中，我们将模拟一个恒定的热流输入。
我们可以通过选择“控制模拟”菜单中的“载荷”选项来定义边界条件。
在强制边界条件下选择“热流”载荷，然后指定热流的大小和方向。
我们将选择1000W的热流输入。
然后，我们需要定义分析步骤。
在这个实例中，我们将使用一个稳态热分析步骤。
在强制模式下选择“热”分析步骤，然后指定步骤的参数，包括时间步长和总时间。
我们将选择0.1s的时间步长和10s的总时间。
在模拟之前，我们需要定义网格划分。
网格划分是将模型分解为多个小元素的过程，以便于进行数值计算。
ABAQUS中有多种网格划分方法可供选择。
我们可以通过选择“网格”菜单中的“划分”选项来进行网格划分，然后选择适当的网格划分方法和参数。
当所有定义都完成后，我们可以点击“开始模拟”按钮开始进行热应力分析。
ABAQUS将使用已定义的模型、材料属性、边界条件和分析步骤来进行数值计算。
计算结果将显示在ABAQUS的图形界面中。
在热应力分析完成后，我们可以查看结果并进行后处理。
ABAQUS热分析
h *FILM 二维情况下施加在单边上,三维情况下施加在单元面上 *FILM ELSET, F3., 450, 2.3E-3 温度 *SFILM 二维情况下施加在面上
h
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/view/d16dff05cc17552707220897?pn=2&vw=all&ssid=&from=&bd_page_type=1&uid=806880DB5C59C1... 2013-10-9
/view/d16dff05cc17552707220897?pn=2&vw=all&ssid=&from=&bd_page_type=1&uid=806880DB5C59C1... 2013-10-9-Boltzmann常数和绝对零度 *PHYSICAL CONSTANTS, ABSOLUTE ZERO = -273.16 STEFAN BOLTZMANN = 5.6697E-8 边界条件与载荷 4. 向环境的辐射 辐射率 emissivity 是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标
页码，6/14 第3/6页
NT13 NT12 NT11
n
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11(输出变量为NT11) -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层(均质)壳 中,截面点在厚度上均匀分布,默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点,这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线 型插值方法决 定的.6页
的. 热传导分析中,这对共轭变量是 温度 --- 热率(单位时间的能量流) 默认情况下温度是未知的,热率是已知的 -- 已知的热率 = 0, 相当于绝 热边界条件; -- 没有外部的能量流进或流出节点. ABAQUS 中的几种热边界条件和热载荷 1. 在某些节点上预设温度, *BOUNDARY, 自由度1 1 2. 在某些点上或者某些表面上或者体积内预设热率 q *CFLUX, *DFLUX, *DSFLUX 3. 在某些点上或者某些表面上的边界层(薄膜)条件 *C FILM, *FILM 和 *SFILM 4. 在某些点上或者某些表面上的辐射条件 *CRADIATE, *RADIATE, 和 *SRADIATE 5. 自然边界条件(默认)
完整word版,ABAQUS后处理中各应力解释(个人收集)
ABAQUS中的壳单元S33代表的是壳单元法线方向应力，S11 S22 代表壳单元面内的应力。
因为壳单元的使用范围是“沿厚度方向应力为0”，也即沿着法相方向应力为0，且满足几何条件才能使用壳单元，所以所有壳单元的仿真结果应力查看到的S33应力均为0。
S11 S22 S33 实体单元是代表X Y Z三个方向应力，但壳单元不是，另外壳单元只有S12，没有S13，S23。
LE----真应变（或对数应变）LEij---真应变 ... 应变分量；
PE---塑性应变分量；
注意：塑性材料第一行中的塑性应变必须为0，其含义为：在屈服点处的塑性应变为0。
4、定义塑性数据时，应尽可能让其中最大的真实应力和塑性应变大于模型中可能出现的应力和应变值。
5、对于塑性损伤模型，其应力应变曲线中部能有负斜率。
基于Abaqus的蒸汽管道应力分析
基于Abaqus的蒸汽管道应力分析曹水亮;石秀山【摘要】文中针对某装置高温高压蒸汽管道中出现的应力问题,应用结构有限元分析方法对复杂工况下的蒸汽管道进行应力分析与计算,结果发现其最大应力值超标.通过分析比对,提出增加支吊架的改进方法,从而降低蒸汽管道所承受的应力,有效防止管道出现过应力失效.%The article aims at stress problem that appears in the high temperature and pressure steam pipeline of a device, structural finite element analysis method was used to analyze and calculate stress on complex conditions of the steam pipeline, it was found that the maximum stress value exceeded standard.Through analysis and comparison, improvement measures of adding the hanger were proposed, thus helping to lower the stress on the steam pipeline, thus preventing the pipeline overstress failure effectively.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P7-9)【关键词】蒸汽管道;应力分析;支吊架【作者】曹水亮;石秀山【作者单位】中国特种设备检测研究院,北京 100013;中国特种设备检测研究院,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TK2在装置输送蒸汽类压力管道中，一方面受到外界环境的影响，管体易受到腐蚀或者变形影响，因而会影响蒸汽管道的安全运行；另一方面，在管道运行过程中，由于受到操作工况(高温高压)的影响，并且管线长期处于高温高压状态，结构上布局不合理，会使管体发生疲劳损伤，增大管线发生失效可能性[1]。
工业蒸汽管道的设计及应力分析探讨
工业蒸汽管道的设计及应力分析探讨摘要：在热膨胀产生应力下，如果设计不合理，那么热汽管道运行过程中可能会出现管道变形、弯头焊缝开裂、支架破坏等问题。
文章对热汽管道设计进行了分析，为热汽管线运行安全提供参考。
关键词：蒸汽管道；设计；应力分析化工行业普遍使用蒸汽作为热源，蒸汽管道受热产生热膨胀，管道材料内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗因受热产生的变形。
在考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。
当蒸汽管道在运行时其内的应力接近或超过管材的极限应力，材料就会被破坏。
因此若管道设计不合理，将存在安全隐患。
如：由于管道热应力导致管架被推坏，管道滑脱，弯头焊缝开裂，设备管口被顶坏等，严重者会引发燃烧、爆炸。
一、蒸汽管道的设计1.1蒸汽管道的选材及强度计算公称直径大于或等于 DN50 的蒸汽管道即属于压力管道，压力管道的设计应遵循《压力管道安全技术监察规程 - 工业管道》TSGD0001，《压力容器压力管道设计许可规则》TSGR1001，《压力管道规范工业管道》GB/T20801 等规范的相关规定。
在进行蒸汽管道设计时，首先应根据蒸汽介质的温度、压力确定管道及管件的设计温度、设计压力、压力等级等。
近而确定管道材质，一般情况下蒸汽管道可选用碳钢材质，但鉴于碳化物有可能转化为石墨的可能，碳钢不宜在425℃以上的温度下长期使用。
温度较高的蒸汽还可以选用 15CrMo、不锈钢材质。
根据蒸汽使用量计算管径，查阅手册可得到蒸汽的常用流速推荐范围值。
管径确定后，依据 GB/T20801.3 中直管内压设计中的计算厚度公式计算壁厚 t，碳钢管道需考虑腐蚀裕量。
式中：P--- 设计压力，单位为兆帕（MPa）；D--- 管子外径，取管子外径的名义值，或由实测所得，单位为毫米；S—设计温度下管道组件金属材料的许用应力，单位为兆帕；φ-- 焊件的纵向焊接接头系数或铸件质量系数； Y--- 计算系数。
1.2蒸汽管道的管道布置蒸汽管道的布置需考虑管道的柔性，管道在设计温度压力下工作时，由于热胀冷缩、端点附加位移、管道支架设置不当等将产生应力过大，导致变形、断裂、破坏等情况。
架空蒸汽管道系统应力分析研究
架空蒸汽管道系统应力分析研究摘要：蒸汽是一种工业生产中常用的介质，其热量经常用于各种生产活动。
近年来，蒸汽管道事故频发，其安全必须引起重视。
基于此，本文对架空蒸汽管道系统应力分析进行了详细的论述。
关键词：蒸汽管道；判别方式；应力分析蒸汽是工业生产中的一种特殊介质，锅炉由煤和天然气等化石燃料燃烧产生的热量加热，通过控制压力，水蒸发得到饱和蒸汽和过热蒸汽。
因此，蒸汽管道一般会受压力及温度的影响。
由于蒸汽管道长期运行，易引起热膨胀及支吊架失稳：蒸汽管托的热位移使支架脱空，引起整个系统的受力变化，造成局部应力过大而损坏；高温蒸汽管道一般采用合金钢制造，运行时高温易产生蠕变、内部球化、石墨化等材料劣化现象，造成疲劳损伤。
因此，对蒸汽管道的柔性设计及应力分析具有重要意义。
一、管道应力分析的概念管道应力主要因管道承受内压力、外部荷载及热膨胀或等多种因素引起。
其中，热膨胀问题是管道应力分析首要解决的最常见且最主要问题。
对于管道上的应力，一般分为一二次应力，其中，一次应力指由管道所受荷载，如所受内压力和持续外载荷等引起应力。
它是非自限性的，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。
二次应力指由热胀冷缩、端点位移及支吊架设置等位移载荷所产生的应力，它是为满足位移约束条件或管道自身变形要求所必需的应力。
二次应力的特点是具有自限性，其引起的主要是疲劳破坏。
二、工程概况某化工厂蒸汽管道通过气化装置余热锅炉送出，沿全场管廊送至脱硫、空分、罐区等装置。
总管为分5.5m、7.5m、10.0m三层，蒸汽管道布置在顶层，二层为电气、仪表桥架、检修通道；管道多处采用“π”型自然补偿器、过路时管道升高“n”型补偿器、改变走向的“Z”型补偿器。
三、简易判别方式蒸汽管道的热膨胀应力会对管线和设备造成重要的破坏，GB 50316《工业金属管道设计规范》规定，管道设计温度小于或等于-50℃或大于或等于100℃，属于柔性计算范围。
柔性设计目的是保证管道在设计条件下有足够的柔性，防止管道因膨胀、冷缩、端点附加位移、管道支架设置不当等引起的问题，提高管道柔性的方法为：1、选用专用补偿器，如波纹补偿器、旋转补偿器等，专用补偿器制造复杂，成本高，通常通过法兰或者焊接连接，具有一定的使用寿命。
有限元Abaqus实例讲解——压力容器不连续区域应力分析-精品资料
Abaqus实例讲解——压力容器不连续区域应力分析问题描述：某高压容器设计压力为P=16MPa，材料的弹性模量为2e5MPa,泊松比为0.3。
筒体内径为R1=775mm，壁厚t=100mm，封头内径R2=800mm，厚度t2=48mm，筒体削边长度L=95mm。
对该高压容器筒体与封头连接区域进行应力分析。
注：本实例所使用的软件为Abaqus6.10-1实例来源：中国水利水电出版社，赵腾伦，《ABAQUS6.6在机械工程中的应用》运行ABAQUS/CAE，修改模型名称为Model-1为pressure-vesel，保存模型为pressure-vessel.cae。
1.双击模型树中模型pressure-vessel下的，弹出Create Part对话框，在Modeling Space 栏中选择Axisymmetric，Type栏中选择Deformable，Base Feature栏中选择Shell，Approximate size中输入4，单击Continue按钮，进入草图环境。
2.单击工具箱中的，在提示区中依次输入下列坐标值：（0.775,1.2）、（0.775,0）、（0.875,1.2）、（0.875,1.2），每输入一个点的坐标以后回车，单击鼠标中毽。
3.单击工具箱中的，在提示区一次输入下列坐标值（输入完一个坐标值回车一次）：（0.8,1.2）、（0.848,1.2）、（0.0,2.0）、（0.0,2.048）、（0.0,1.2），创建5个点。
4.单击工具箱中的，选择点（0.0,1.2）为圆心，以点（0.8,1.2）为起点，点（0.0,2.0）为终点作一条圆弧。
5.同样的方法，以点（0.0,1.2）为圆心，以点（0.848,1.2）为起点，点（0.0,2.048）为终点作另一条圆弧。
6.单击工具箱中的，单击第4步中创建的5个点（多选按Shift键），单击鼠标中键，删除这5个点。
7.单击工具箱中的，连接两个圆弧左上部的端点。
ABAQUS热传导与热应力分析ppt课件
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
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abaqus热传导、应力分析详解
介绍 -- 类比
Stress Heat
u
q
I T dV
V
I T qdV
V
D
T DdV
K
T KdV
V
V
分析过程 •在 ABAQUS/Standard 中，热传导分析的执行是通过将几何体离散 成扩散热传导单元，并且使用 *HEAT TRANSFER 过程选项
-- 单元在每个壳节点的厚度方向的多个点上提供了温度自由度，这样温度不仅随着壳 的参考平面变化，也随厚度方向变化。
NT13 NT12 NT11
n
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11（输出变量为NT11） -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层（均质）壳中，截面点在厚度上均匀分布，默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点，这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线 型插值方法决定的。
热传导单元定义 •复合材料壳单元
多层复合材料热壳可以被构建 每一层可以是不同厚度，不同主 方向的不同材料组成
t4 材料1 t3 材料1 t2 材料1 t1 材料1
材料特性在 *SHELL SECTION 中定义:
*SHELL SECTION,COMPOSITE LAYER1的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER2的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER3的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 …
幅值曲线变化的温度温 Nhomakorabea的共轭反作用是 热率（热能进入一个已经预设温度值的节点的流通率） 输出变量: RFLn
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监测 管线 应力 的大小 ， 防止 管道 发生 失效 事故 。
机进行数值求解。 有限元应力分析过程女 Ｉ Ｅ Ｉ 图１ 所示。
对弹性区域 离散化 单元分 析 建立单元 方程
进行单元集成 ， 在节点上加外载荷力
本 文介绍 某 装 置 高 温 高 压 蒸 汽 管 道 常 见 的 应 力 分析方法 ， 并 对 该 管 道 当前 状 态 下 进 行 应 力 分 析 ， 提 出改 进 方 法 ， 降 低 蒸 汽 管 道 所 承 受 的应 力 ， 以达 到 降
２０１ ７焦
第 ２期
管 道 技 术 ５ 设 各
Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑ ｕｅ ａ ｎ ｄ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
２ ０１ ７ Ｎｏ ． ２
基于 Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ的蒸 汽 管 道 应 力分 析
曹水 亮 ， 石秀山
环境的影响 ， 管体易受到腐蚀或者变形影响 ， 因而 会 影 响 蒸 汽 管 道 的安 全 运行 ； 另一方面 ， 在 管 道 运 行 过 程中， 由于受 到 操 作 工 况 （ 高温 高压 ） 的影 响 ， 并 且 管 线 长 期 处 于 高 温 高 压状 态 ， 结构上布局不合理 ， 会 使 管体 发 生疲 劳损 伤 ， 增 大 管线 发 生失 效 可 能 性 ＿ １ ］ 。 因 此． 应对高温高压蒸汽管道进行应力分析 ， 并 且 定 期
（ 中 国特 种 设 备检 测 研 究 院 ， 北京 某装置 高温 高压 蒸 汽 管道 中 出现 的应 力 问题 ， 应 用结 构 有 限元 分 析 方 法 对 复 杂 工
况下 的蒸 汽管道进 行 应 力分析 与计 算 ， 结 果发 现 其 最 大应 力 值 超标 。 通过 分析 比对 ， 提 出增 加 支 吊架
的改进 方 法 ， 从 而降低 蒸汽 管道 所承 受 的应 力 ， 有 效防止 管道 出现过 应 力失 效 。
关 键词 ： 蒸 汽管道 ； 应 力分析 ； 支 吊架 中图分 类号 ： Ｔ Ｋ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ９ ６ １ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ０ ０ ７ － ０ ３
Ｓｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｔ ｅ ａ ｍ Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａｂａ ｑ ｕｓ
ＣＡＯ Ｓ ｈ ｕ ｉ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ， Ｓ ＨＩ Ｘｉ ｕ — ｓ ｈ ａ ｎ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ １ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｐ ｉ ｐｅ ｌ ｉ ｎｅ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ； ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ
０ 引言
应力分析过程是—个系统的过程 ， 其需要 在管体模型 的基础上 ， 再添加相应的约束条件和载荷 ， 最终提交给计算
在 装置输 送 蒸汽类 压力 管 道 中 ， 一 方 面 受到 外 界
低 事故 风险 、 减少 损失 的 目的。
１ 应 力分析 方 法
引入位移边界条件 并求鹅