管道应力计算课件.ppt

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1、管道应力计算目次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

2、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应力增大系数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，以及管道对设备产生的推力和力矩。保证设备和管道的安全运行。1.2管道应力计算常用的规范、标准（1）DL/T5366-2006　火力发电厂

3、汽水管道应力计算技术规程（2）ASMEB31.1-2004　动力管道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。1.4管道荷载（1）重力荷载（2）压力荷载（3）位移荷载（4）风荷载（5）地震荷载（6）瞬变流动冲击荷载（7）两相流脉动荷载（8）压力脉动荷载（9）机械振动荷载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发生不同程度的变化，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。（2）按照变形的形式，可分为轴向拉伸

4、（或压缩）、弯曲、扭转和剪切变形四种基本形式。1.5.3应力在外力作用下，构件发生变形，材料内部原子间的相对位置产生了改变，原子间的相互作用力也发生了改变。这种力的改变量称为内力。单位面积的内力强度称为应力.1.5.4应变与弹性模数（1）应变构件或物体在外力作用下产生变形,单位长度内的变形，即应变。以“ε”表示。（2）弹性模数表示材料在受到拉伸（或压缩）作用时对弹性变形的抵抗能力。是衡量材料刚度的指标。在弹性范围内，应力＝弹性模数×应变，即σ＝E·ε（3）泊松比在弹性范围内，横向线应变与轴向线应变之比为一

5、常数，此常数的绝对值称为泊松比，以“υ”表示。（4）剪切弹性模数表示材料在线性弹性性态时对剪切变形的抵抗能力,单位为单位面积的力。1.6强度指标与塑性指标钢材的强度特征与变形特征是用一定的强度指标与塑性指标来衡量，表示钢材力学性能。1.6.1强度极限σｂ是拉伸应力－应变曲线上的最大应力点，单位为MPａ。1.6.2屈服极限σｓ材料在拉伸应力超过弹性范围，开始发生塑性变形时的应力。产生0.2%残余变形的应力值作为条件屈服极限，用σｓ（0.2%）表示，单位为MPａ。1.6.3持久强度σDｔ在给定温度下，使试样经

6、过一定时间发生蠕变断裂时的应力。工程上使用在设计温度下10万小时断裂时的平均值表示，σDｔ单位为MPａ。1.6.4蠕变极限σnｔ在给定温度下和规定的持续时间内，使试样产生一定蠕变量的应力值。工程上使用钢材在设计温度下，经10万小时蠕变率为1%时的应力值，单位为MPａ。1.6.5延伸率δ试样在拉伸试验发生破坏时，产生塑性伸长量的百分数，单位为％。1.6.6断面收缩率ψ试样在拉伸试验发生破坏时，缩颈处所产生的塑性变形率，单位为％。1.6.7冲击功钢材在进行缺口冲击试验时，消耗在试样上的能量，称为冲击功，用Aｋ

7、表示，单位为J。1.6.8硬度反映了材料对局部塑性变形的抗力及材料的耐磨性。常用布氏硬度HB表示。1.7强度理论1.7.1第一强度理论－最大拉应力理论当量应力S=σ1。该理论认为引起材料断裂破坏的主要因素是最大拉应力，只要最大拉应力达到材料单向拉伸断裂时的最大应力值，材料及发生断裂破坏。1.7.2第二强度理论－最大伸长线应变理论当量应力S=σ1-υ(σ2+σ3)。该理论认为引起材料断裂破坏的主要因素是最大伸长线应变，亦即只要最大伸长线应变达到材料单向拉伸断裂时的最大应变值，材料即发生断裂破坏。1.7.3第

8、三强度理论－最大剪应力理论当量应力S=σ1－σ３。该理论认为引起材料破坏或失效的主要因素是最大剪应力，亦即只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料即发生屈服破坏。1.7.4第四强度理论－变形能理论该理论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。1.8蠕变与应力松弛1.8.1蠕变金属在高温和应力同时作用下，应力保持不变，其非弹性变形随时