钢管的应力分析和变形计算
钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型
钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型一、引言钢管材料是工程结构中常用的一种材料，其应力-应变关系曲线对于工程设计和分析至关重要。
在实际工程中，为了简化计算和分析过程，通常采用三折线模型来描述钢管材料的应力-应变关系。
本文将围绕这一主题展开讨论，探讨钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型的重要性和适用性。
二、钢管材料的应力-应变关系钢管材料的应力-应变关系曲线是描述钢管材料在受力过程中应力和应变之间的关系。
一般来说，钢管材料可以分为弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和断裂阶段。
在弹性阶段，材料的应力与应变呈线性关系，而在屈服阶段后，则会出现应力不能随应变线性增加，此时即进入塑性变形阶段。
而在实际工程中，通常采用三折线模型来简化描述钢管材料的应力-应变关系曲线，以便进行工程结构的设计和分析。
三、三折线模型的重要性和适用性钢管材料的应力-应变关系曲线采用三折线模型的重要性主要体现在对工程结构设计和分析的简化和实用性上。
三折线模型将复杂的应力-应变关系曲线简化为弹性阶段、屈服阶段和硬化阶段三段直线，极大地简化了工程分析和设计过程。
三折线模型在一定程度上也能够准确地描述钢管材料的力学性能，满足工程实际需求。
四、个人观点和理解在实际工程应用中，对钢管材料的力学性能要求越来越高，因此经常需要进行精确的分析和设计。
三折线模型作为一种简化描述钢管材料应力-应变关系的方法，具有明显的实用性和适用性。
然而，我个人认为在实际工程中，仍然需要结合实际情况进行具体分析，尽量准确地描述钢管材料的应力-应变关系，以确保工程设计和分析的准确性和可靠性。
五、总结与回顾本文围绕钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型展开了讨论，分析了三折线模型的重要性和适用性，并共享了个人观点和理解。
通过本文的阐述，我相信读者对于钢管材料的应力-应变关系曲线选用采用三折线模型有了更深入的理解，也希望能够为工程实践提供一定的借鉴和参考。
钢管应力分析综合计算表V1.0
在下列温度下的许用应力 / MPa ≤20℃ 9 100℃ 10 150℃ 11 200℃ 12 250℃ 13 300℃ 14 350℃ 15 400℃ 16 425℃ 17 450℃ 18 475℃ 19 500℃ 20
113 130 110 112 112 111 130 130 131 131 137 137 137 163 163 170 170 133 128 122 128 147 147 141 147 150 150 122 116 157 157 137 137 137 137 137 137 137 137
bh
钢பைடு நூலகம் 标准号
常用钢管许用应力 (GB150 表 A.0.1)
使用状态 厚度/mm 常温强度指标 σ b / MPa σ s / MPa 待定温度下的许用应力 t/℃ σ t / MPa
炭素钢钢管（焊接管） Q235-A Q235-B 20# 10# 10# 10# 20# 20# 20# 20G GB/T14980 GB/T13793 GB/T13793 GB9948 GB6479 GB/T8163 GB3087 GB/T8163 GB3087 GB9948 GB6479 GB5310 GB6479 GB/T8163 GB6479 热轧、正火 热轧、正火 热轧、正火 热轧、正火 热轧、正火 热轧、正火 正火 δ ≤12 δ ≤12.7 δ ≤16 δ ≤15 16～40 δ ≤26 δ ≤15 16～40 δ ≤15 16～26 δ ≤16 δ ≤16 17～40 δ ≤15 16～40 δ ≤16 17～40 δ ≤16 δ ≤16 17～40 δ ≤16 δ ≤16 δ ≤16 17～40 δ ≤16 δ ≤16 17～40 δ ≤16 17～40 正火加回火 δ ≤16 17～40 δ ≤18 δ ≤14 δ ≤18 δ ≤14 δ ≤18 δ ≤14 δ ≤18 δ ≤18 375 390 330 335 335 333 390 390 392 392 410 410 410 490 490 510 510 400 410 410 410 440 440 440 470 450 450 390 390 470 470 235 235 205 205 195 196 245 235 245 226 245 245 235 320 310 350 340 240 205 195 205 235 235 225 255 280 270 195 185 295 285 385℃ 89.900 20℃ 220℃ 220℃ 133.000 98.600 95.600 150℃ 85℃ 85℃ 85℃ 85℃ 130.000 130.000 130.188 130.188 137.000
第六节 明钢管的管身应力分析及结构设计
第六节明钢管的管身应力分析及结构设计一、明钢管的荷载明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种：(1)内水压力。
包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。
(2)钢管自重。
(3)温度变化引起的力。
(4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。
(5)风荷载和雪荷载。
(6)施工荷载。
(7)地震荷载。
(8)管道放空时通气设备造成的负压。
钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。
二、管身应力分析和结构设计明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。
前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。
明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。
直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。
由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。
直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。
支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。
根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。
以下介绍明钢管计算的结构力学方法。
图13-14 管身计算断面（一）跨中断面（断面1-1)管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。
以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。
图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r 下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。
1.切向（环向）应力。
管壁的切向应力主要由内水压力引起。
对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。
这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为式中D、δ--管道内径和管壁计算厚度，cm；γ--水的容重，0.001；H--管顶以上的计算水头，㎝；θ--管壁的计算点与垂直中线构成的圆心角，如图13-16(c)所示。
q345d钢管的许用应力
q345d钢管的许用应力
摘要：
1.介绍q345d 钢管
2.q345d 钢管的许用应力概念
3.q345d 钢管的许用应力计算方法
4.q345d 钢管的许用应力影响因素
5.结论
正文：
一、介绍q345d 钢管
q345d 钢管是一种广泛应用于建筑、机械、石油、化工等行业的焊接钢管。
它的特点是强度高、塑性好、韧性好、焊接性能好，能够满足各种工程结构的需求。
二、q345d 钢管的许用应力概念
许用应力，是指材料在正常使用条件下，允许达到的最大应力。
超过这个应力，材料就会发生塑性变形，也就是失去原有的形状和功能。
在工程中，为了保证结构的安全和稳定，需要对材料的许用应力进行严格的计算和控制。
三、q345d 钢管的许用应力计算方法
q345d 钢管的许用应力的计算，一般按照《材料力学》中的公式进行，即许用应力=材料的屈服强度/安全系数。
其中，屈服强度是指材料开始塑性变形的应力，安全系数则是根据工程实际情况和材料的可靠性来确定的一个系数，一般取8-10。
四、q345d 钢管的许用应力影响因素
q345d 钢管的许用应力受多种因素影响，主要包括以下几点：
1.材料本身的性质：如强度、硬度、塑性等。
2.工程环境的温度：温度过高或过低，都会影响材料的许用应力。
3.应力的类型：不同类型的应力，对材料的许用应力也有影响。
4.安全系数：安全系数的大小，直接决定了许用应力的大小。
五、结论
q345d 钢管的许用应力是保证其在正常使用条件下，不会发生塑性变形的关键参数。
它的计算需要考虑材料的性质、工程环境的温度、应力的类型和安全系数等多方面的因素。
5第八章第六节 明钢管的管身应力分析2(2013.4)
一、明钢管的荷载
(1)内水压力。包括各种静水压力和动水压 力，水重，水压试验和充、放水时的水压 力。 (2)钢管自重。 (3)温度变化引起的力。 (4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。 (5)风荷载和雪荷载。
(6)施工荷载。
(7)地震荷载。 (8)管道放空时通气设备造成的负压。 钢管设计的计算工况和荷载组合应 根据工程的具体情况参照钢管设计规 范采用。
H=28.9m
参考清华大学王树人《水电站建筑物》
2m
镇 墩
计算水头80.6m
支 墩
镇 墩
四、 明钢管的抗外压稳定校核
（一）、明钢管外压失稳的原因及失稳现象 (1) 机组运行过程中由于负荷变化产生负水锤， 而使管道内产生负压； (2) 管道放空时通气孔失灵，而在管道内产生真 空。 管道内部产生真空或负压时，管壁在外部的大气 压力下可能丧失稳定，管壁被压瘪。
θ
式中 S:某断面以上的管壁面积对中和轴的静 2 矩 S 2r sin r:管道半径； b:受剪截面宽度，b=2δ θ:管顶至计算点的圆心角，当θ=0°和180° x 0 ； 当θ=90°和 时，在管顶和管底， 270°时，剪应力最大为：
x Q / r
x 的分布:
2-2断面管壁应力分布和方向
（三）支承环断面（断面3-3）
三、强度校核
钢管为三维受力状态，计算出各个应力分量后， 应按强度理论进行校核。如果不满足强度要求， 则重新调整管壁厚度和支墩间距，再重新计算， 直到满足强度条件。 (一) 容许应力 水电站压力钢管一般要求在各种荷载组合作用 下，钢管的最大应力不超过材料的允许应力[σ] 常用钢材屈服强度σs的百分比表示 (课本表8-2)
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算案例
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算案例压力钢管是工业领域中常用的输送介质的管道之一，承受着巨大的压力。
为了确保使用安全，需要进行应力分析与强度计算。
本文将结合一个实际案例，介绍压力钢管安全鉴定过程中的应力分析与强度计算方法。
案例描述：某石油工程项目中使用了一条直径为300mm的压力钢管，工作压力为10MPa，流体温度为200℃，材质为碳钢。
现需对该压力钢管进行安全鉴定，以验证其能否满足使用要求。
1. 应力分析应力分析是压力钢管安全鉴定的重要环节，通过对压力钢管内部应力进行分析，可以确定是否存在过大的应力情况，以及需不需要进行强度计算。
针对该案例，首先需要计算压力钢管的环向应力和纵向应力。
环向应力的计算公式为：σ_h = P*D/(2*t)其中，σ_h为环向应力，P为工作压力，D为钢管直径，t为钢管壁厚。
带入本案例中的参数，可以得到：σ_h = 10MPa * 300mm / (2 * t)纵向应力的计算公式为：σ_l = P * D / (4 * t)其中，σ_l为纵向应力。
带入本案例的参数，可以得到：σ_l = 10MPa * 300mm / (4 * t)对于碳钢材质，其屈服强度为σ_y，常用的取值为235MPa。
因此，需要判断计算得到的应力值是否小于屈服强度，以确定是否需要进行强度计算。
2. 强度计算强度计算是在应力分析的基础上进行的，通过计算得到的应力值与材料的屈服强度进行比较，确定压力钢管是否满足强度要求。
对于环向应力和纵向应力，都需要与碳钢的屈服强度进行比较。
如果计算得到的应力值小于屈服强度，则认为压力钢管强度合格；反之，则需要进行进一步的结构强度计算。
结构强度计算是根据压力钢管的几何尺寸、边界条件、材料弹性参数等进行的。
具体计算方法需要依据工程实际情况进行选用，可以使用有限元分析等方法，求解出压力钢管的位移、应力分布等参数，从而判断其强度是否合格。
3. 案例结论经过应力分析与强度计算，得出以下结论：根据计算得到的环向应力和纵向应力，均小于碳钢材料的屈服强度，因此压力钢管的应力情况安全合格，不需要进行进一步的结构强度计算。
无缝钢管的力学性能计算公式
无缝钢管的力学性能计算公式无缝钢管是由一种特殊的生产方法制成的钢管，通过热轧、冷轧或冷拔等工艺来生产。
由于其生产工艺的特殊性，使得无缝钢管具有较高的力学性能，适用于各种高强度、高温、高压、低温等工况下的使用。
本文将介绍无缝钢管的力学性能计算公式。
1.抗拉强度的计算抗拉强度是无缝钢管承受拉力时的最大承载能力。
计算公式如下：抗拉强度=承载力/断面积其中，承载力可以通过不同的试验方法测得，断面积可以通过钢管的外径和壁厚计算得到。
2.屈服强度的计算屈服强度是无缝钢管承受拉力后开始发生塑性变形的最大拉力。
计算公式如下：屈服强度=屈服点的载荷/断面积屈服点的载荷可以通过拉伸试验中的屈服点来确定，断面积同样可以通过钢管的外径和壁厚计算得到。
3.弹性模量的计算弹性模量是无缝钢管在受力后恢复形变的能力。
计算公式如下：弹性模量=施加应力/应变弹性模量可以通过拉伸试验中的施加应力和应变来确定。
4.硬度的计算硬度是无缝钢管承受外力后表面产生的塑性变形程度。
常用的硬度计算方法有布氏硬度、洛氏硬度等。
计算公式如下：硬度=负荷/断面积其中，负荷可以通过硬度试验中的载荷来确定，断面积同样可以通过钢管的外径和壁厚计算得到。
需要注意的是，不同的无缝钢管材质和规格具有不同的力学性能计算公式，以上公式仅为一般计算方法，具体计算时需要根据钢管的具体规格和材质进行调整。
同时也需要根据具体的使用要求和标准选择合适的计算方法和公式。
总之，无缝钢管的力学性能计算是根据力学原理和试验数据来确定的，通过合理的计算方法和公式可以准确评估钢管的力学性能，为工程设计和选材提供科学依据。
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算
压力钢管安全鉴定的应力分析与强度计算压力钢管作为一种用于输送气体或液体的重要管道设备，其安全鉴定对于保障工业生产和人员安全至关重要。
在进行安全鉴定时，应力分析和强度计算是必不可少的步骤。
本文将针对压力钢管的应力分析和强度计算进行探讨。
一、应力分析1.1 弹性应力分析弹性应力分析通过对压力钢管所受力的计算，确定其在工作条件下的应力状态。
弹性应力可以分为轴向应力、周向应力和切向应力。
轴向应力是指压力钢管在管轴方向上受到的拉伸或压缩作用产生的应力。
其计算公式为：σz = (P * D) / (2 * t)其中，σz表示轴向应力，P表示管内的压力，D表示管道的直径，t 表示管壁的厚度。
周向应力是指在管壁厚度方向上产生的应力。
其计算公式为：σθ = (P * D) / (4 * t)切向应力是指在周向应力方向上的切应力。
其计算公式为：τ = (P * D) / (2 * t)1.2 塑性应力分析当压力钢管的应力超过弹性极限时，塑性应力开始发挥作用。
塑性应力分析需要考虑材料的屈服强度、变形硬化指数等因素。
塑性应力的计算涉及到材料的本构关系，常用的本构关系有屈服准则、应变硬化准则等。
根据材料的特性和具体情况，可以选取适合的本构关系进行计算。
二、强度计算2.1 材料的强度计算压力钢管的强度计算主要涉及材料的屈服强度和破坏强度。
屈服强度是指在材料屈服时承受的最大应力，破坏强度是指材料在极限状态下承受的最大应力。
通常采用屈服准则或破坏准则进行强度计算。
常用的屈服准则有von Mises准则、Tresca准则等，常用的破坏准则有最大应力准则、最大应变准则等。
2.2 结构的强度计算压力钢管的结构强度计算需要考虑管道本身的结构特点和外部载荷等因素。
常用的计算方法有弹性理论法、有限元法等。
弹性理论法是一种简化的计算方法，适用于结构相对简单、载荷较小的情况。
有限元法是一种更为精确的计算方法，可以考虑更复杂的结构和不同的载荷条件。
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钢管的应力分析和变形计算钢管是一种常用的建筑材料，它具有高强度、抗压性能强等特点，在建筑工程中扮演着重要的角色。
而在使用钢管时，钢管所承受的力量会导致钢管产生应力和变形，因此对钢管的应力分析和变形计算是非常重要的。
一、钢管的应力分析
钢管所承受的力量主要有压力、弯曲力和剪切力等。
在这些力量的作用下，钢管内部会产生应力。
为了保证钢管的安全工作，需要进行应力分析。
1. 压力的作用
当钢管受到垂直于其轴线方向作用的力时，钢管内部会产生等大反向的应力。
假设钢管受到的压力为P，钢管直径为d，钢管壁厚度为t，钢管的应力σ可以按以下公式计算：
σ=P/(πd*t)
2. 弯曲力的作用
当钢管受到弯曲力作用时，钢管的弯曲应力最大。
在这种情况下，可采用莫尔-库伦公式来计算钢管的应力，公式如下：
σ=M*y/I
其中，M为弯曲力矩，y为点到钢管中心轴线的距离，I为钢管截面惯性矩。
3. 剪切力的作用
当钢管受到剪切力作用时，钢管产生剪切变形并产生剪切应力，采用最大剪切应力理论进行计算可得：
τ=F/(2A)
其中，F为作用于钢管上的剪切力，A为钢管的横截面积。
二、钢管的变形计算
钢管受到力量作用时，其会产生变形。
变形计算是为保证钢管在受力的过程中不超过允许变形量所必需的计算。
1. 弹性变形计算
钢管在受到作用力时会产生弹性变形。
当钢管的受力时限制在弹性范围内，可采用胡克定律进行弹性变形的计算。
假设当钢管受力后变形量为ΔL，弹性模量为E，作用力为P，则弹性变形量可按照以下公式进行计算：
ΔL=PL/(AE)
2. 塑性变形计算
当钢管受到的力量超出了材料所能承受的弹性极限后，钢管会产生塑性变形。
而塑性变形后的钢管形状难以计算，因此在进行变形计算时通常采用杆件理论进行处理。
杆件理论根据杆件的几何形状、材料和作用力进行杆件弯曲变
形和剪切变形的计算，由于钢管直径较小，通常将钢管视为杆件。
在杆件弯曲变形计算中，采用冯·米塞斯的应变能理论和极大应力
原理进行计算；在杆件剪切变形计算中，采用科西桥公式进行计算，同时应注意剪应力不应超出材料的剪切强度。
三、应力分析和变形计算的实例
假设应用一根公称直径为50mm、壁厚为6mm的钢管制作支撑台架。
钢管的长度为3000mm，互相间距为1000mm。
对该钢管进
行应力分析与变形计算。
1. 应力分析
假设钢管在受力时，所受的压力为10kN，则根据压力作用下
的应力计算公式可得：
σ=10*10^3/(π*50×6)=10.6MPa
2. 变形计算
假设钢管在受力时，采用张力法进行计算，采用极大应力原理进行杆件弯曲变形和剪切变形的计算，采用热轧无缝钢管的弹性模量E=206GPA。
首先计算钢管的截面面积和截面惯性矩。
钢管的截面面积为：A=π/4*(502-482)=1590.5mm^2
钢管的截面惯性矩为：
I=π/4*((50/2)^4-(50/2-3)^4)=256978.5mm^4
然后计算钢管受力后的弹性变形量和应力。
ΔL=P×Ln/EA=10×10^3×1/206×1590.5=0.0294mm
σ=P/AS=10×10^3/1590.5=6.28MPa
最后计算钢管受力后的弯曲变形和剪切变形。
在受力时，钢管的中心发生弯曲，理论上来说，存在最大弯曲半径和最大剪切应力发生的位置，但是在本例中存在诸多约束条件，因此在本例中只能根据外部作用力和对钢管的支撑情况进行理论计算。
本例中，假设钢管的弯曲矩为2711N·m，则钢管的弯曲变形量为：
ΔL=My/IE=2711×1500/206×256978.5=0.0109mm
同时，钢管受到的剪切力为P/2=5kN，则钢管剪切变形量可按以下公式进行计算：
ΔS=F*L/(GA)=5000×1000/(1590.5×50×6×10^-3)=0.008mm
四、结论
钢管是一种常用于建筑工程中的材料，但在使用时，需要对钢管的应力分析和变形计算进行处理，以保证钢管的安全性能。
在分析钢管的应力时，需要考虑压力、弯曲力和剪切力等因素的作用，然后可以采用适当的公式进行计算。
在计算钢管的变形时，需要考虑钢管的弹性与塑性变形，以及使用杆件理论进行适当的
计算。
通过以上计算，可以为钢管的使用提供参考依据，以保证钢管能够在建筑工程中发挥良好的作用。