CAESAR II管道应力计算入门教程(一):应力分析基础知识(3)

在上一节的教程中,我们学习了管道的模拟,并模拟出了一个简单的有门型补偿器的一段管道单元。今天我们就来学习一下管道应力分析的核心理论。

在我们的第一篇教程CAESAR II管道应力计算入门教程(一):应力分析基础知识(1)中,我们提到了一次应力和二次应力,并知道其定义。但是光知道定义是不够的,我们需要知道其根本的东西,只有掌握了根本的东西,才能真正的做应力分析;单单是会用C2来计算一下是远远不够的,到时候你做复杂项目就会发现这应力怎么调都通不过,这代表你水平不够,没有方向了。

好,我们闲话少说,下面进入正题:

基本应力的定义

轴向应力

轴向应力是作用于管道轴向力引起的平行管子的轴线的正应力:SL=FAX/Am

其中:SL=轴向应力MPa

FAX=横截面上的内力N

Am=管壁横截面积mm2

管道设计压力引起的轴向应力为SL=Pdo/4t

轴向力和设计压力截面引起的应力是均布的,故此应力限制在许用应力范围内。

弯曲应力

由法向量垂直于管道轴线的力矩产生的轴向正应力:SL=Mbc/I

其中:

Mb=作用在管道截面上的弯矩N*m、

c=从管道截面中性轴到所在点的距离mm

I=管道横截面的惯性矩

当C达到最大值时,弯曲应力最大,弯曲应力在断面上是线性分布的,截面最外端应力达到最大时,其它地方仍处于弹性状态,故应限制在1.5的许用应力之内。

周向应力

由于内压在管道壁圆周的切线方向引起的正应力

对薄壁管SH=Pdo/2t

径向应力

内压在管子半径方向引起的应力

Sr=P(ri2-ri2*ro2/r2)/( ro2*ri2)

剪应力

由作用在截面上的剪切力引起的应力

tmax=VQ/Am

C2中计算应力结果中有弯曲应力,轴向应力,扭转应力,然后形成规范应力与许用应力比较。

管道应力分析判据

我们管道应力分析常用的是B31.1和B31.3,这个前面也提到过,今天我们就来了解一下具体的标准是什么样的。

B31.1电力管道标准

一次应力对应C2中的持续工况(SUS)下的应力

SSuS=S1=0.75iMA/Z+Pdo/4t≤Sh

i=强度系数,依据B31.1标准附录D

MA=由于持续载荷产生的总弯矩

Sh=材料在设计温度下的许用应力

二次应力对应C2中的EXP工况下的应力

SE=IMC/Z ≤ f(1.25Sc+1.25Sh-S1)

B31.3化工厂和石油精练管道标准

一次应力:B31.3并没有提供一个明确等式来对持续应力作出定义,但它要求工程师计算由于重力和压力引起的轴向应力并且要求它不超过Sh:

1

其中  2

 

二次应力:

3

4

 

好,我们介绍完了管道应力计算的核心内容,应力的校核方法,这部分内容是所有内容中最枯燥最难搞的一部分,作为初学者,看完之后完全不懂是在讲什么也是正常的,这里留下个印象,等随着学习的深入,理解就能更加透彻,到时候有需要再回来学习也可以。

 

PS:

下周四(6月23日),雨常将准时发布:

CAESAR II管道应力计算入门教程(二):基础操作(3)

届时我们来一起学习一下C2中对应力的计算,和如何看计算结果。

同时,有什么学习中的问题,还有业务上的交流,欢迎加我QQ:249008088

 

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