管道应力分析和计算..

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1、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

2、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

3、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/T5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（2）ASMEB31.1－2004动力管道在一般情况下，对国内工程采用DL/T5366进行管道应力验算。对涉外工程或顾客有要求时，采用B31.1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。DL/T5366和B31.1规定的应力验算属于静力分析法。同时，它们也用简化方法计

4、及了地震作用的影响，适用于火力发电厂管道和一般动力管道。对于动载荷，例如：往复脉冲载荷、强迫振动载荷、流动瞬态冲击载荷和地震载荷作用的应力计算采用动力分析法。核电站管道和地震烈度在９度及以上地区的火力发电厂管道应力计算采用动力分析法。1.4管道荷载管道上可能承受的荷载有：（1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；（2）压力荷载：包括内压力和外压力；（3）位移荷载：包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；（4）风荷载；（5）地震荷载；（6）瞬变流动冲击荷载，如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击；（7）两相流脉动荷载；

5、（8）压力脉动荷载，如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；（9）机械振动荷载，如回转设备的简谐振动。上述荷载根据其作用时间的长短，可以分为恒荷载和活荷载两类；根据其作用的性质，可以分为静力荷载和动力荷载。由于不同特征的荷载产生的应力性态及其对破坏的影响不同，因此，在应力分析与计算中也将采用与之相适应的方法。1.5变形与应力1.5.1变形在外力（荷载）作用下，结构的总体或构件的形状和尺寸都会发生不同程度的变化，这种形状的改变，一般称为变形。1.5.2变形的分类（1）按照变形的性态，可分为弹性变形和塑性变形两大类。弹性变形：构件或物体在外力作用

6、下产生的变形，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，这种变形叫做弹性变形。塑性变形：构件或物体在外力作用下产生的变形，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。（2）按照变形的形式，可分为轴向拉伸（或压缩）、弯曲、扭转和剪切变形四种基本形式。拉（压）变形：这种变形是由一对大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的外力所引起的。在这种外力作用下，杆的长度将伸长（或缩短）。弯曲变形：当杆件承受与它的纵轴线垂直的荷载或纵向轴线平面内的力偶作用时，杆的纵向轴线由原来的直线变成了

7、弧线，这种变形称为弯曲变形。剪切变形：这种变形是杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力作用时所产生的。它的特征是在上述外力作用下杆的两个外力作用线间的各断面将力的作用方向（垂直于杆件轴线方向）发生相对错动。扭转变形：杆件在受到一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆件轴线的力偶作用时，使杆件的任意的两个断面绕杆件轴线作相对的转动，即产生扭转变形。1.5.3应力在外力作用下，构件发生变形，这说明构件材料内部在外力作用下变形时原子间的相对位置产生了改变，同时原子间的相互作用力（吸引力与排斥力）也发生了改变。这种力的改变量称为内力。内

8、力是沿整个断面连续分布的，单位面积上的内力强度，即应力，以“s”表示。1.5.4应变与弹性模数（1）应变：构件或物体受外力（荷载）作用下将产生变形，为表明变形的程度，需计算单位长