CAESARII应力分析基础理论讲义

管道应力分析基础理论讲义北京市艾思弗计算机软件技术有限责任公司1管道应力分析基础理论管道应力分析主要包括三方面内容：正确建立模型、真实地描述边界条件、正确地分析计算结果。所谓建立模型就是将所分析管系的力学模型按一定形式离散化，简化为程序所要求的数学模型，模型的真实与否是做好应力分析的前提条件。应力分析的根本问题就是边界条件问题，而体现在工程问题上就是约束（支架 ）、管口等具体问题的模拟，真实地描述这些边界条件，才能得到正确的计算结果。要想能够熟练而正确地分析结果，首先会正确设计支吊架，有一定的相关理论知识如工程力学，流体力学，化工设备及机械等，另外需在一定时间内不断摸索，总结出规律性的问题。第一章 管道应力分析有关内容§1.1 管道应力分析的目的进行管道应力分析的问题很多 CAESARII 解决的问题主要有：1、使管道各处的应力水平在规范允许的范围内。2、使与设备相连的管口载荷符合制造商或公认的标准（如 NEMASM23，API610 API617等标准）规定的受力条件。3、使与管道相连的容器处局部应力保持在 ASME 第八部分许用应力范围内。4、计算出各约束处所受的载荷。5、确定各种工况下管道的位移。6、解决管道动力学问题，如机械振动、水锤、地震、减压阀泄放等。7、帮助配管设计人员对管系进行优化设计。§1.2 管道所受应力分类1.2.1 基本应力定义轴向应力Ax ial stress轴向应力是由作用于管道轴向力引起的平行管子轴线的正应力，：SL＝FAX/Am应力分析基础理论讲义北京市艾思弗计算机技术有限公司2其中SL＝轴向应力MPa FAX＝横截面上的内力NAm＝管壁横截面积mm2=πdo2-di2)/4管道设计压力引起的轴向应力为 SL＝Pdo/4t轴向力和设计压力在截面引起的应力是均布的，故此应力限制在许用应力[σ]t范围内。弯曲应力bending stress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.mC－从管道截面中性轴到所在点的距离 mmI－管道横截面的惯性矩 mm4=π(do4－dl4/64当 C 达到最大值时，弯曲应力最大Smax=MbR0/I= Mb/Z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，故应力限制在 1.5[σ] 之内。周向应力circumferential stress由于内压在管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radial stress由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shearing ...