管道应力分析程序使用说明汇总Word文件下载.docx

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a.管道在工作状态下，由持续荷载（即内压、自重等）作用下产生的应力进行验算，计算持续荷载对设备或端点的推力。

b.管道在运行初期工作状态下，计算管道约束装置的荷载及管道对设备（或端点）的推力。

考虑自重、热膨胀、有效冷紧和端点附加位移的影响。

c.管道应变自均衡后在冷状态下，计算管道刚性约束装置的荷载及管道对设备（或端点）的推力。

d.管道由冷状态到工作状态的热位移计算，按管道沿坐标轴的全补偿值和钢材在20℃时的弹性模量计算，并考虑弹簧附加力的影响。

e.管道热膨胀应力范围的验算。

f.管道在运行初期冷状态下，计算管道约束装置的荷载及对设备（或端点）的推力。

g.管道由于冷紧和弹簧附加力作用下的冷位移的计算，以其作为管道约束装置安装调整的一个依据。

h.根据各弹簧约束点的热位移和分配荷载选择弹簧，并给出弹簧的绝对压缩值。

i.对于弹性约束可改变分配荷载。

j.（关于波形补偿器在管系中参与计算的应用。

）

k.倾斜管上可设置导向约束装置。

l.直元件可给定单元坐标系下的刚度矩阵。

m.对于弹性约束点可给定弹簧约束装置的型式（含弹簧号、串联数、约束方向）及弹簧的绝对压缩值。

n.持续荷载、临时荷载联合作用下产生的应力进行验算。

o.持续荷载、临时荷载联合作用下，计算管道约束装置的荷载及对设备（或端点）的推力。

p.持续荷载、偶然荷载联合作用下产生的应力进行验算。

q.持续荷载、偶然荷载联合作用下，计算管道约束装置的荷载及对设备（或端点）的推力。

r.弹性约束装置，部分刚性约束装置结构荷载参考值的计算。

14适用范围

本程序适用于低碳钢、低合金钢和高铬钢为管材的火力发电厂汽水管道的强度计算。

本程序所计算的管道系统限于在线弹性和小变形范围内。

不限制管道的形状，可计算单分支、树形多分支和环形结构。

管系端点可为自由点、约束点（部分约束或全部约束）、附加位移点。

管系的起始点必须为固定端点。

对于管系中的刚性约束，可允许或不允许在其约束方向有一定的位移或转角。

管道计算模型数据应控制在下列范围内：

1.计算工况<

=10；

2.弹性支吊架给定荷载点数<

400；

3.单元数<

1000；

4.三通数<

50;

5.已知位移端点数<

6.冷紧点数<

7.校核坐标点数<

8.外部荷载点数<

9.给定位移点数<

10.给定荷载弹性约束点数<

50。

15基本假定

●完全弹性假定，认为管系完全由弹性材料组成，服从虎克定律。

●连续性假定，认为管道材料由连续介质组成，材料的物理量，能够用位移坐标的连续函数来表示。

●均匀性假定，认为整个材料具有相同的弹性性质。

●多向同性假定，认为材料内任意一点的弹性性质在各个方向都是相同的。

●小变形假定，认为管道在外载作用下而产生的变形，与管道尺寸规格相比是微小的。

在进行管道静力计算时，管道材料应符合上述基本假定。

16程序定义

i.一般定义

力：

广义力（力向量、力矩向量）；

位移：

广义位移（线位移、角位移）；

数据项：

由连续的字母数字组成；

记录：

由一行若干个数据项组成；

文件：

若干个记录的集合。

ii.荷载定义

持续荷载：

由压力、自重（管道、零部件、阀件、保温结构等引起）的荷载。

临时荷载：

水压试验时的水重荷载。

偶然荷载：

安全阀排放荷载、风荷载、静力地震荷载、汽锤和水锤荷载等。

iii.结构定义

单元：

独立填写结构尺寸的元件（直元件、弯元件、阀门元件等）。

端点：

管系内只与一个单元相接的点。

固定点：

管系中由中间固定装置限制六个方向自由度的点。

节点：

单元与单元的交接点。

连接点：

三个或三个以上元件的交接点。

约束点：

管系中装有约束装置的节点。

管段：

由计算者编号的节点间的单元组成。

先编号点为其始端，后编号点为其末端。

分支：

端点与连接点之间，连接点与连接点之间，连接点与固定点之间，固定点与固定点之间，固定点与端点之间的管道单元组成，可能为一个单元或多个单元组成。

管系：

统一进行结构分析计算的分支的集合，可由一个分支或多个分支组成。

尺寸标法：

尺寸标法有两种：

一种标法是直单元长度不含弯单元弯曲半径（见图1）；

另一种标法是直单元长度包含弯单元弯曲半径（见图2）。

iv.坐标定义

总体坐标系：

管系中所有单元都遵守的统一坐标。

坐标按照右手定则确定X、Y、Z三个方向的顺序。

单元坐标系：

只针对单元本身的坐标系。

设管系的总体坐标系为XYZ，单元坐标系为X1Y1Z1，与管道走向相同。

17其他辅助工具软件

本软件在电力系统应用较广，各院使用人员为本软件配套了一些工具软件，使其应用更加灵活，形成了一个完善体系，下面简单列举这些软件：

1．材料统计

该程序是江苏院编制的，主要功能是交互式统计材料，也可以读取本程序的原始数据文件进行材料统计并生成报表。

2．数据检查u

该程序是广东院开发编制的，对原始数据进行减错，该软件能够检查出大多数数据错误，为用户创造了良好的应用条件。

3．管道及支吊架一体设计软件包

该软件是由东北院机务处张越开发的，其能够由本软件的原始数据生成立体图，也可以由本软件的分析结果文件生成立体图、平断面图、支吊架图，并有交互式修改功能和相应的表格（以AutoCAD为支撑）。

4．管道设计软件

该软件是由华北院，与专业软件公司联合开发的。

能进行三维管道设计，并可以和其软件包中其他专业软件建立模型合并（如土建结构、设备等），进行碰撞检查，与本计算软件有输入输出接口，实现了设计计算一体化（既可以由计算产生图形，也可以由图形生成计算），具有从模型生成ISO图，平面图的功能。

具有进行材料统计并生成报表的功能。

（以MICROSTATION为支撑）。

5．输出数据处理

该软件是东北院开发的，可由本软件生成辅助输出文件进行数据处理，可进行查询（可查询某工况下力、位移、应力、推力等）、检索（检索支吊点最大应力、反力、位移等），计算（可计算固定支吊架的结构荷载，计算最小保证坡度，偏装等），报警（向上的支反力、弹性支吊架位移很小、位移尺寸大等），报表等功能。

6．输入输出数据处理

该软件是江苏院开发的，可辅助用户方便地生成原始数据，并可以由本软件生成辅助输出文件，进行数据处理。

可进行查询（可查询某工况下力、位移、应力、推力等）、检索（检索支吊点最大应力、反力、位移等），计算（可计算固定支吊架的结构荷载，计算最小保证坡度，偏装等），报警（向上的支反力、弹性支吊架位移很小、位移尺寸大等），报表等功能。

以上软件都可以在微机上运行。

第二章程序工况说明

本程序按固定的十个工况进行分析，按不同条件分别进行组合，由于工况较多，用户在使用前有必要搞清工况的计算内容。

下面对不同工况进行必要的说明：

工况1：

模拟管道运行状态，对选定的支吊架分配承重荷载，并进行一次应力验算；

其前提条件是热态吊零，为分配承重荷载，将弹性支吊架刚度置为刚性支吊架刚度。

计算内容：

分配承重荷载、计算一次应力、计算分配的承重荷载下的端点推力。

工况2：

模拟管道运行初期由冷到热的变化过程，此时将弹性支吊架的刚度置为零，不计自重，计入端点附加位移和2/3有效冷紧，计算结果叠加工况1分配的荷载。

支吊架的工作荷载，端点的初热推力。

工况3：

管道工作状态下由热到冷的过程，进行反复地弹簧选择计算，弹性支吊架的刚度置为选定的弹簧刚度，不计自重，计入端点的附加位移，进行二次应力验算，计算出的位移经反向输出即为热位移。

选弹簧、热位移、松冷推力、固定支架松冷荷载（发生松弛的管道才有）。

工况4：

模拟运行初期的冷态工况，此时将弹性支吊架的刚度置为零，计入弹簧附加力，不计自重，计入冷紧，计算结果叠加工况1的分配荷载。

冷位移、初冷推力、支吊架的安装荷载和结构荷载。

工况5：

弹性支吊架的刚度置为选出的弹簧刚度，不计自重，计入偶然荷载作用计算的荷载、推力，与工况2计算的荷载、推力叠加，作为偶然荷载作用时的荷载、推力。

计算的位移，与工况3计算的位移叠加，作为偶然荷载作用时的位移，计算的应力与工况1计算的一次应力叠加，进行偶然荷载作用时的应力计算与验算。

偶然荷载作用下的位移、推力、支吊架荷载、应力。

工况6：

弹性支吊架的刚度置为选出的弹簧刚度，不计自重，计入地震和风荷载作用计算的荷载、推力，与工况2计算的荷载、推力叠加，作为地震和风荷载作用时的荷载、推力。

计算的位移，与工况3计算的位移叠加，作为地震和风荷载作用时的位移，计算的应力与工况1计算的一次应力叠加，进行地震和风荷载作用时的应力计算与验算。

地震和风荷载作用下的位移、推力、支吊架荷载、应力。

工况7：

弹性支吊架的刚度置为刚性支吊架刚度，不计自重，计入超温超压作用，进行超温超压时的应力计算与验算。

超温超压时的应力计算与验算。

工况8：

弹性支吊架的刚度置为选出的弹簧刚度，不计自重，计入超温超压作用，计算的超温超压荷载作为计算的荷载、推力，与工况2计算的荷载、推力叠加，作为超温超压荷载作用时的荷载、推力。

计算的位移，与工况3计算的位移叠加，作为超温超压荷载作用时的位移，计算的应力与工况3计算的热胀、工况7计算的应力叠加，进行超温超压荷载作用时的应力计算与验算。

超温超压作用下的位移、推力、支吊架荷载、应力。

工况9：

弹性支吊架的刚度置为刚性支吊架刚度，计入自重和水重。

进行水压试验时的应力验算。

水压试验时的应力计算与验算。

工况10：

弹性支吊架的刚度置为0，不计自重，计入冷紧作用，计算的荷载、推力与工况9计算的荷载、推力叠加作为水压试验时的荷载、推力。

计算的位移与工况3计算的位移叠加，作为水压试验时的位移。

水压试验时的位移、推力、支吊架荷载。

表2.1工况计算参数表

工况

Ξ

σ

P

ΔT

ΔD

ΔL

GW

TH

其他荷载

1

Et

[σ]t

Pj

G

2

Tj-To

2/3ΔL

3

Eo

[σ]t[σ]0

To-Tj

-ΔD