壓力管道應(yīng)力分析理論

1、CAESAR II管道應(yīng)力分析理論,AECSOFT北京艾思弗計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)有限責(zé)任公司2010,2024/3/30,AECsoft,前言,我們?yōu)槭裁匆M(jìn)行管道應(yīng)力分析?我們需要做什么？我們?nèi)绾文M一個(gè)管道系統(tǒng)？我們?nèi)绾蝸?lái)分析計(jì)算的結(jié)果？,2024/3/30,AECsoft,我們?yōu)槭裁匆M(jìn)行管道應(yīng)力分析?,復(fù)雜管線中可能存在壓力、重量、溫度、風(fēng)、海浪、土壤約束以及地震、動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)、閥門(mén)關(guān)閉、開(kāi)啟導(dǎo)致的水錘氣錘等外力載荷作用。

2、載荷是管道產(chǎn)生應(yīng)力問(wèn)題的原因。管道應(yīng)力分析的任務(wù)，實(shí)際上是在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下對(duì)管道進(jìn)行包括應(yīng)力計(jì)算在內(nèi)的力學(xué)分析，從而保證管道自身和與其相連的機(jī)器、設(shè)備以及土建結(jié)構(gòu)的安全。,2024/3/30,AECsoft,什么情況下需要對(duì)管道進(jìn)行力學(xué)分析？,1.管徑大于75mm的管道2.與轉(zhuǎn)動(dòng)、往復(fù)設(shè)備連接的管道（泵、壓縮機(jī) 等）3.與空冷器、汽輪機(jī)、換熱器相連的管道4.溫度高于300°C的所有尺寸管線5.管徑大于150mm

3、，設(shè)計(jì)溫度高于175°C的焊接管線6.高壓管道（高于14MPa），10MPa以上壓力的管線也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，多與支架的設(shè)置有關(guān)7.大直徑薄壁管（450mm以上），或直徑與壁厚比超過(guò)90的管線8.使用特殊補(bǔ)償?shù)墓芫€（使用膨脹節(jié)）9.埋地管線10.夾套管線11.位于關(guān)鍵區(qū)域的管線12.超壓保護(hù)管線（安全閥）13.壓力驟增管線（水錘、氣錘）14.等等…,2024/3/30,AECsoft,管道應(yīng)力分析的分類(lèi),一般來(lái)講，

4、管道應(yīng)力分析可以分為靜力分析和動(dòng)力分析兩部分。,2024/3/30,AECsoft,靜力分析是指在靜力載荷的作用下對(duì)管道進(jìn)行力學(xué)分析壓力、重力等荷載作用下的管道一次應(yīng)力計(jì)算——防止塑性變形破壞；熱脹冷縮以及端點(diǎn)附加位移等位移荷載作用下的管道二次應(yīng)力計(jì)算---防止疲勞破壞；管道對(duì)機(jī)器、設(shè)備作用力的計(jì)算——防止作用力過(guò)大，保證機(jī)器、設(shè)備正常運(yùn)行；管道支吊架的受力計(jì)算——未支吊架設(shè)計(jì)提供依據(jù)；管道上法蘭的受力計(jì)算——防止法蘭泄漏；

5、管系位移計(jì)算——防止管道碰撞和支吊點(diǎn)位移過(guò)大。,靜態(tài)分析,2024/3/30,AECsoft,動(dòng)態(tài)分析,動(dòng)力分析則主要指往復(fù)壓縮機(jī)和往復(fù)泵管道的振動(dòng)分析、管道的地震分析、水錘和沖擊荷載作用下管道的振動(dòng)分析。往復(fù)壓縮機(jī)（泵）管道氣（液）柱固有頻率分析-----防止氣（液）柱共振；往復(fù)壓縮機(jī)（泵）管道壓力脈動(dòng)分析-----控制壓力脈動(dòng)值；管道固有頻率分析-----防止管道系統(tǒng)共振；管道強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)分析-----控制管道振動(dòng)及應(yīng)力；

6、沖擊荷載作用下管道應(yīng)力分析-----防止管道振動(dòng)和應(yīng)力過(guò)大；管道地震分析-----防止管道地震力過(guò)大。,2024/3/30,AECsoft,分析之前我們需要做什么？,1.確認(rèn)需要計(jì)算的管線；2.選用正確的校核規(guī)范，確認(rèn)校核工況（載荷）；3.確認(rèn)計(jì)算管線的必須數(shù)據(jù)及邊界條件（管線走向、管道直徑壁厚、長(zhǎng)度、材料、操作壓力&溫度、支架位置及形式、管口初始位移……等）。,2024/3/30,AECsoft,應(yīng)力的概念,取管道截面

7、上一個(gè)無(wú)限小的微元，并對(duì)其進(jìn)行研究。每個(gè)微元上均有正應(yīng)力和剪應(yīng)力，所有微元上正應(yīng)力、剪應(yīng)力的合成即為截面應(yīng)力。,2024/3/30,AECsoft,力學(xué)模型——3D梁?jiǎn)卧?管道模型最終能夠簡(jiǎn)化為純力學(xué)模型主要的變形特征為彎曲,,2024/3/30,AECsoft,力學(xué)模型——3D梁?jiǎn)卧?主要的變形特征為彎曲每一個(gè)單元的力學(xué)行為均通過(guò)端點(diǎn)來(lái)描述，包括推力、位移、應(yīng)力計(jì)算梁?jiǎn)卧獦?gòu)造的管道分析模型所需要的材料基本參數(shù)包括：剛度、直徑、壁

8、厚、長(zhǎng)度、彈性模量、泊松比、線脹系數(shù)、密度等等…,2024/3/30,AECsoft,3D梁?jiǎn)卧牧W(xué)假設(shè),梁?jiǎn)卧氖褂脤压艿滥M為剛性桿，其力學(xué)特性需要做以下假設(shè)：忽略局部變形（不考慮大直徑管道的失穩(wěn)）；假設(shè)管道任意截面不出現(xiàn)翹曲（即認(rèn)為管道遵循純彎曲變形）；假設(shè)不考慮管道之間的碰撞影響；剪切力不是分析的重點(diǎn)；支撐作用在單元中心線上；,2024/3/30,AECsoft,3D梁?jiǎn)卧牧W(xué)假設(shè),梁?jiǎn)卧霞儚澢母拍睿寒?dāng)梁發(fā)

9、生純彎曲時(shí)，各截面上的彎矩值唯一（整個(gè)截面的彎矩由唯一值表示），且不存在剪力，截面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，梁軸線變?yōu)榛【€，但轉(zhuǎn)動(dòng)后各截面仍為平面。在這種假設(shè)下，應(yīng)力S=M/Z.（胡克定律）如果不使用純彎曲假設(shè)，則上式不一定適用。,2024/3/30,AECsoft,3D梁?jiǎn)卧纠?這是一個(gè)簡(jiǎn)單的懸臂梁模型：當(dāng)在自由端作用集中載荷P之后，其撓度為：,2024/3/30,AECsoft,如何評(píng)定管道的應(yīng)力？,通過(guò)節(jié)點(diǎn)分析；管道截面上存在3向主應(yīng)力：

10、軸向環(huán)向徑向,2024/3/30,AECsoft,基本應(yīng)力分類(lèi),軸向應(yīng)力：F/A ,PD/4t ,M/Z（彎矩導(dǎo)致的最大軸向應(yīng)力通常出現(xiàn)在管壁外表面上）；環(huán)向應(yīng)力： PD/2t；徑向應(yīng)力：0（在外表面上不存在）；剪切應(yīng)力：T/2Z（在主應(yīng)力截面上，剪切應(yīng)力為0）,2024/3/30,AECsoft,應(yīng)力狀態(tài)的簡(jiǎn)化,當(dāng)同時(shí)考慮軸向、徑向、環(huán)向應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)處于三向應(yīng)力狀態(tài)，根據(jù)前面的敘述，我們略掉徑向應(yīng)力分量，則應(yīng)力狀態(tài)從三維變?yōu)?/p>

11、二維（即忽略下圖中的σR）；,,2024/3/30,AECsoft,載荷的轉(zhuǎn)化,應(yīng)力乘以單位面積=載荷靜態(tài)下，任意截面上均應(yīng)保持靜力平衡；任意截面上均存在法向應(yīng)力及切向應(yīng)力，我們將法向應(yīng)力稱(chēng)為正應(yīng)力，將切向應(yīng)力稱(chēng)為剪應(yīng)力；,2024/3/30,AECsoft,摩爾應(yīng)力圓,將任意截面上的正應(yīng)力，剪切應(yīng)力數(shù)值反映在坐標(biāo)軸上就得到摩爾應(yīng)力圓，如下圖所示：,2024/3/30,AECsoft,主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力,主應(yīng)力表示在某個(gè)截面上只有正

12、應(yīng)力而無(wú)剪切應(yīng)力，這種情況是確實(shí)存在的；最大剪應(yīng)力則是指在某個(gè)截面上的剪切應(yīng)力最大；,2024/3/30,AECsoft,主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力,對(duì)于三向應(yīng)力狀態(tài)，存在三個(gè)主應(yīng)力，如下圖所示，由圖可知，最大剪應(yīng)力與主應(yīng)力的關(guān)系為？,2024/3/30,AECsoft,主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力,任何復(fù)雜的應(yīng)力形式都能夠通過(guò)主應(yīng)力或最大剪應(yīng)力來(lái)表示那么，以上敘述和管道的失效及應(yīng)力分析有什么關(guān)系？,2024/3/30,AECsoft,管道的失效形式

13、,破裂——由于壓力導(dǎo)致垮塌——由于過(guò)載導(dǎo)致腐蝕破壞——材料的選擇疲勞破壞——加載次數(shù),2024/3/30,AECsoft,其他失效形式,碰撞——大變形導(dǎo)致；泵或法蘭的過(guò)載——管口連接破壞、法蘭泄漏；,2024/3/30,AECsoft,材料的失效,材料的失效由載荷引起。規(guī)范通常將重量、壓力、溫度、風(fēng)、地震、土壤等各種各樣的載荷進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)失效形式的不同進(jìn)行區(qū)分。,2024/3/30,AECsoft,載荷種類(lèi) Load Type

14、,持續(xù)性荷載Deadweight loads熱脹荷載Thermal loads活荷載Live loads,2024/3/30,AECsoft,持續(xù)性荷載Deadweight loads,持續(xù)性荷載最大的特征是伴隨結(jié)構(gòu)的變形而不消失。重量、壓力等持續(xù)性荷載均為此類(lèi)?？逅院奢d需要滿(mǎn)足靜力平衡條件，一旦平衡打破，材料發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的屈服變形，最終導(dǎo)致垮塌性失效。其危害最為嚴(yán)重。,2024/3/30,AECsoft,持續(xù)性荷載Deadwei

15、ght loads,非自限性，持續(xù)作用，不隨結(jié)構(gòu)變形而消失。,2024/3/30,AECsoft,熱脹荷載Thermal loads,熱脹荷載屬于非垮塌性荷載，主要由溫差及管道-設(shè)備連接管口的初始位移引發(fā)，其特征是自限性，伴隨著結(jié)構(gòu)的熱脹變形而消失，如果變形不能得到吸收則轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的局部屈服及二次應(yīng)力。熱脹荷載與疲勞密切相關(guān)。,2024/3/30,AECsoft,熱脹荷載Thermal loads,該荷載伴隨結(jié)構(gòu)的變形而消失。,2024

16、/3/30,AECsoft,活荷載Live loads,類(lèi)似于垮塌性荷載，不持續(xù)發(fā)生，偶爾會(huì)發(fā)生作用，例如風(fēng)、雪、地震等。,2024/3/30,AECsoft,強(qiáng)度理論,我們?nèi)绾蝸?lái)評(píng)價(jià)失效？——通過(guò)強(qiáng)度理論第一強(qiáng)度理論：最大主應(yīng)力理論（Rankine）第二強(qiáng)度理論：最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變第三強(qiáng)度理論：最大剪應(yīng)力理論（Tresca）第四強(qiáng)度理論：最大變形能理論（Von mises）,2024/3/30,AECsoft,強(qiáng)度理論,第三強(qiáng)度理

17、論：第四強(qiáng)度理論：,2024/3/30,AECsoft,強(qiáng)度理論,我們通常使用哪些強(qiáng)度理論？最大變形能理論的計(jì)算結(jié)果最接近實(shí)際，但是最大剪應(yīng)力理論的形式更為簡(jiǎn)單，結(jié)果更為保守。,2024/3/30,AECsoft,強(qiáng)度理論,管道應(yīng)力分析程序通常計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度（不同于規(guī)范應(yīng)力，以“Stress Intensity”表示）CAESARII按照Tresca或Mises屈服條件來(lái)計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度，用戶(hù)可以在配置菜單下選??；規(guī)范默認(rèn)使用Tr

18、esca——最大剪應(yīng)力理論來(lái)進(jìn)行計(jì)算；,2024/3/30,AECsoft,理論聯(lián)系實(shí)際,我們?nèi)绾螐睦碚撘甑綄?shí)際工程計(jì)算？首先我們需要理解材料的特性。,2024/3/30,AECsoft,材料的拉伸實(shí)驗(yàn),我們對(duì)某種材料進(jìn)行機(jī)械拉伸實(shí)驗(yàn)，如圖所示。然后我們可以得到這種材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系即應(yīng)力-應(yīng)變曲線。,2024/3/30,AECsoft,材料特性,從拉伸實(shí)驗(yàn)得到的材料特性曲線中，我們能夠獲取一種材料的彈性模量、屈服極限和拉伸極限，

19、但是需要注意的是，這些極限數(shù)值是隨溫度的變化而變化的。,2024/3/30,AECsoft,失效界限的考慮,如果失效發(fā)生在屈服階段，那么極值應(yīng)力可以通過(guò)屈服載荷計(jì)算：Sy=Py/a于是最大剪應(yīng)力為：Tmax≤Sy/2,2024/3/30,AECsoft,應(yīng)力的失效,如果某個(gè)單元上我們所關(guān)注的應(yīng)力（主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力、）超出了理論極限值，我們認(rèn)為這個(gè)位置將發(fā)生屈服失效,2024/3/30,AECsoft,規(guī)范公式與理論的關(guān)聯(lián),在使用最大

20、剪應(yīng)力理論下：Τmax為摩爾應(yīng)力圓上的半徑，即Τmax=（S1-S3）/2 于是我們得到（S1-S3）/2 ≤Sy/2 或者S1-S3≤Sy 管道規(guī)范將S1-S3定義為“Stress Intensity”，他必須小于材料的屈服極限注：規(guī)范應(yīng)力則是在S1-S3的基礎(chǔ)上加入一些修正系數(shù),2024/3/30,AECsoft,規(guī)范公式與理論的關(guān)聯(lián),主應(yīng)力永遠(yuǎn)按照大小排序，即S1＞S2 ＞ S3；SH（環(huán)向應(yīng)力）通常是正值，規(guī)范要求使用

21、SH來(lái)評(píng)定最小壁厚徑向應(yīng)力為0，假設(shè)這里是第三主應(yīng)力S3；軸向應(yīng)力SL，假設(shè)是正值，則在拉伸情況下，第一主應(yīng)力是外載荷產(chǎn)生的軸向應(yīng)力分量及內(nèi)壓在軸向上的應(yīng)力分量之和；如果SL是負(fù)值，那么SL為第三主應(yīng)力而SH為第一主應(yīng)力。這將產(chǎn)生一個(gè)更大的應(yīng)力強(qiáng)度（SH-SL）。這種情況通常出現(xiàn)在埋地管道的受壓段當(dāng)中。,2024/3/30,AECsoft,規(guī)范公式與理論的關(guān)聯(lián),因此，規(guī)范通常使用環(huán)向應(yīng)力來(lái)校核壁厚，而將軸向應(yīng)力用于評(píng)定由持續(xù)性荷載

22、引起的應(yīng)力，我們稱(chēng)之為一次應(yīng)力（ Primary Stress）應(yīng)力計(jì)算式：一次應(yīng)力通常暗示了支架跨距是否滿(mǎn)足要求；,2024/3/30,AECsoft,疲勞失效,除了災(zāi)難性的垮塌性失效外，管道常常因?yàn)闇囟鹊姆磸?fù)變化導(dǎo)致管壁發(fā)生局部疲勞失效；但是需要注意的是，這是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，隨著溫度的變化而形成一次次循環(huán)加載，最終失效。疲勞失效的研究最早由A.R.C. Markl et. al.在上世紀(jì)40至50年代進(jìn)行；,2024/3

23、/30,AECsoft,疲勞失效,溫度的變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)可能在冷熱兩個(gè)狀態(tài)下產(chǎn)生屈服變形；,2024/3/30,AECsoft,疲勞失效,與垮塌性荷載不同的是，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，如果應(yīng)力峰值滿(mǎn)足一定條件下，并不會(huì)立即發(fā)生非自限性的失效，而是系統(tǒng)停止運(yùn)行后，產(chǎn)生自限性的殘余應(yīng)力。,2024/3/30,AECsoft,疲勞失效,殘余應(yīng)力的存在一定程度上提高了材料的承載能力，它允許結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生屈服變形，從而提高管線的運(yùn)行壽命。但是要達(dá)到這

24、樣一種狀態(tài)，需要滿(mǎn)足一定的條件，我們將之稱(chēng)為安定性條件。,2024/3/30,AECsoft,安定性的概念,結(jié)構(gòu)的安定性與塑性失效準(zhǔn)則、理想彈塑性模型、彈性名義應(yīng)力、加載、卸載等概念有關(guān)，其條件是：載荷產(chǎn)生的應(yīng)力幅值小于等于2倍屈服極限，公式表示為： σⅠ+ σⅡ≤2σy其中σⅠ表示一次應(yīng)力， σⅡ表示二次應(yīng)力二次應(yīng)力用于評(píng)定熱脹荷載下的管系的疲勞壽命情況；,2024/3/30,AECso

25、ft,安定性的概念,塑性失效準(zhǔn)則：當(dāng)材料屈服后，機(jī)構(gòu)隨即幾何可變；理想彈塑性模型：在應(yīng)變率較低的情況下，可以忽略材料的強(qiáng)化效應(yīng)，即應(yīng)力-應(yīng)變曲線為一直線；線彈性卸載：材料屈服后，當(dāng)反向加載時(shí)，按照線性路徑進(jìn)行；,2024/3/30,AECsoft,安定性的概念,2024/3/30,AECsoft,安定性的概念,當(dāng)應(yīng)力不超過(guò)屈服極限時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系滿(mǎn)足線性胡克定律；當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服極限，但小于2倍屈服極限反復(fù)加載時(shí)，材料發(fā)生屈服變形

26、，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力能夠阻止材料反向屈服；當(dāng)應(yīng)力超過(guò)2倍屈服極限反復(fù)加載時(shí)，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力不足以阻止材料反向屈服，則材料內(nèi)外表面均產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)下一次加載循環(huán)開(kāi)始后，塑性變形累積，結(jié)構(gòu)開(kāi)始形成疲勞失效區(qū)域，并很快導(dǎo)致垮塌性失效；,2024/3/30,AECsoft,安定性的概念,對(duì)于屈服極限，許用應(yīng)力 的安全系數(shù)一般1.5左右，即 ，所以 ，安定條件

27、為： 考慮到循環(huán)過(guò)程中管道可能處于冷態(tài)和熱態(tài)兩種狀態(tài)，為兼顧冷態(tài)和熱態(tài)，可將許用應(yīng)力取為冷態(tài)許用應(yīng)力和熱態(tài)許用應(yīng)力的平均值。,2024/3/30,AECsoft,安定性的概念,管道標(biāo)準(zhǔn)基于材料表面屈服危險(xiǎn)性的考慮，為確保材料不會(huì)發(fā)生連續(xù)的塑性變形積累，而將1.5縮減為1.25，留出一定的安全余量，于是可得到而上述公式即為壓力管道標(biāo)準(zhǔn)中通常使用的二次應(yīng)力校核公式,20

28、24/3/30,AECsoft,安定性的概念,根據(jù)安定性原理，材料允許產(chǎn)生初次屈服變形，但不允許所產(chǎn)生的名義應(yīng)力超過(guò)2倍屈服極限，其實(shí)質(zhì)為材料截面上的一部分發(fā)生屈服，另一部分保持彈性，反向加載時(shí)所形成的殘余應(yīng)力抵消一部分反向加載應(yīng)力。需要注意的是，即便滿(mǎn)足安定性條件，材料最終仍會(huì)疲勞破壞，這主要與環(huán)境腐蝕、局部屈服面積的擴(kuò)大、偶然的外界因素有關(guān)。,2024/3/30,AECsoft,安定性條件的意義,我們通過(guò)安定性條件來(lái)描述管道系統(tǒng)在冷

29、-熱溫度之間循環(huán)運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的冷熱應(yīng)力、應(yīng)變。我們通過(guò)公式來(lái)控制這個(gè)作用過(guò)程的幅度，從而保證材料不會(huì)發(fā)生連續(xù)的塑性變形積累，最終達(dá)到控制系統(tǒng)運(yùn)行壽命的目的。,2024/3/30,AECsoft,管道的疲勞壽命,通過(guò)上面的敘述，我們知道安定性與疲勞壽命有直接關(guān)系。那么如何研究疲勞壽命？,2024/3/30,AECsoft,管道的疲勞壽命,如下圖所示，對(duì)于指定材料，通過(guò)疲勞試驗(yàn)之后，能夠得出加載的應(yīng)力幅度與運(yùn)行循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系曲線,20

30、24/3/30,AECsoft,管道的疲勞壽命,規(guī)范上使用應(yīng)力范圍減小系數(shù)f來(lái)表示不同循環(huán)次數(shù)下的許用應(yīng)力修正。,2024/3/30,AECsoft,管道的疲勞壽命,根據(jù)評(píng)估的循環(huán)次數(shù)，可以得到f的取值，將之帶入二次應(yīng)力的計(jì)算公式，對(duì)極限強(qiáng)度進(jìn)行修正。,2024/3/30,AECsoft,應(yīng)力校核要點(diǎn),恒定載荷（重量、壓力、偶然載荷等）在管道中引發(fā)一次應(yīng)力，其幅值必須小于材料的屈服極限；由溫差、支撐點(diǎn)的位移導(dǎo)致的材料變形引發(fā)二次應(yīng)力，

31、其幅值應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足由安定性條件和第三（或第四）強(qiáng)度理論所確定的強(qiáng)度公式；一些管道標(biāo)準(zhǔn)（如埋地管線）往往評(píng)定熱態(tài)許用應(yīng)力。,2024/3/30,AECsoft,管道應(yīng)力的校核,管道應(yīng)力的校核主要是為了防止管壁內(nèi)應(yīng)力過(guò)大造成管道自身的破壞。各種不同載荷引發(fā)不同類(lèi)型的應(yīng)力，不同的應(yīng)力對(duì)損傷破壞的影響各不相同，如果根據(jù)綜合應(yīng)力進(jìn)行應(yīng)力校核會(huì)導(dǎo)致過(guò)于保守的結(jié)果。因此管道應(yīng)力的校核采用了應(yīng)力分類(lèi)。危險(xiǎn)小的應(yīng)力，許用值放寬；危險(xiǎn)大的應(yīng)力，許用值嚴(yán)格控制

32、。應(yīng)力分類(lèi)是根據(jù)應(yīng)力的性質(zhì)不同人為進(jìn)行的，它并不一定是實(shí)踐能夠測(cè)量的應(yīng)力。,2024/3/30,AECsoft,B31.1電力管道標(biāo)準(zhǔn),一次應(yīng)力（SUS）工況下的應(yīng)力 二次應(yīng)力對(duì)應(yīng)于（EXP）工況下的應(yīng)力,2024/3/30,AECsoft,B31.3：化工廠和石油煉油管道標(biāo)準(zhǔn),一次應(yīng)力（SUS）工況下的應(yīng)力 二次應(yīng)力對(duì)應(yīng)于（EXP）工況下的應(yīng)力,2024/3/30,AEC

33、soft,2024/3/30,B31.4直埋油品管道,If FAC = 1.0 (埋地，完全約束管道)  FAC | Ea dT - n SHOOP| + SHOOP< 0.9 (Syield)(OPE)If FAC = 0.001 (埋地，可移動(dòng)管道) Fax/A - n SHOOP + Sb + SHOOP< 0.9 (Syield)(OPE)(If Slp + Fax/A is c

34、ompressive)  If FAC = 0.0 (架空管道)  Slp + Fax/A + Sb + SHOOP < 0.9 (Syield)(OPE)(If Slp + Fax/A is compressive)  (Slp + Sb + Fax/A) (1.0 - FAC)< (0.75) (0.72) (Syield)(SUS)sqrt ( Sb

35、2 + 4 St2 )< 0.72 (Syield) (EXP),2024/3/30,AECsoft,B31.8直埋油氣管道,B31.8 埋地，完全約束管道 (as defined in Section 833.1):For Straight Pipe直管:  Max(SL, SC) < 0.9ST(OPE)Max(SL, SC) < 0.9ST(SUS)SL < 0.9ST(OCC)

36、*and  SC < ST(OCC) *CAESAR II prints the controlling stress of the twoSL = SP + SX + SB  For All Other Components其他管件   SL < 0.9ST(OPE, SUS, OCC),2024/3/30,AECsoft,2024/3/30,B31

37、.8直埋油氣管道,B31.8 埋地，可移動(dòng)管道部分 (as defined in Section 833.1):SL < 0.75ST(SUS, OCC)SE < f[1.25(SC + SH) -SL](EXP)Where:  SL = SP + SX + SB  SP = 0.3SHoop (for restrained pipe)= 0.5SHoop (for unr

38、estrained pipe)  SX = R/A  SB = MB/Z (for straight pipe/bends with SIF = 1.0)= MR/Z (for other components)  SC = Max (|SHoop -SL|, sqrt[SL2 -SLSHoop + SHoop2])  MR = sqrt[(0.7

39、5iiMi)2 + (0.75ioMo)2 + Mt2]  SE = ME/Z  ME = sqrt[(0.75iiMi)2 + (0.75ioMo)2 + Mt2]  S = Specified Minimum Yield Stress  T = Temperature Derating Factor  SH = 0.33SU

40、T  SC = 0.33SU  SU = Specified Minimum Ultimate Tensile Stress,2024/3/30,AECsoft,2024/3/30,規(guī)范要求的載荷工況,(1) = W + T1 + P1 (OPEration熱態(tài)，操作態(tài)） (2) = W + P1 (SUStain冷態(tài)，安裝態(tài)) (3) = DS1 - DS2 (EXPansio

41、n膨脹工況，純熱態(tài)),操作工況, 用于:約束& 設(shè)備載荷最大位移計(jì)算 EXP 工況持續(xù)工況，用于一次載荷下規(guī)范應(yīng)力的計(jì)算。膨脹工況，用于 “extreme displacement stress range”工況3的位移是從工況1的位移減去工況2的位移而得到。,2024/3/30,AECsoft,規(guī)范要求的載荷工況,膨脹工況說(shuō)明另一種證明“L1-L2”方法是正確的途徑是考慮具有兩種操作溫度，一種環(huán)境溫度以上，一種環(huán)

42、境溫度以下的管系.設(shè) T1 = 300, and T2 = -50. CAESAR II 將建立如下工況:(1) W + T1 + P1 (OPE)(2) W + T2 + P1 (OPE)(3) W + P1 (SUS)(4) L1 -L3 (EXP)(5) L2 - L3 (EXP),2024/3/30,AECsoft,CAESARII分析步驟,使用caesarii來(lái)進(jìn)行管道應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)遵循下列步驟一：收集數(shù)據(jù)二：