管道受力分析(无背景)
管道受力分析(无背景)
管道受力分析管道受力分析目录：一、管道发展历史1、发展2、著名管道系统二、提出问题三、管道受力研究1、管道2、弯头3、三通四、小组分工五、总结六、参考文献管道受力分析关键字：管道受力一、管道发展历史管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。
管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。
管道作为物料输送的一种特殊设备在现代化工业生产和人民生活中起着很重要的作用，它就像人体中的血管一样，没有它，人的生命就不复存在。
1、“油气集输和储运”技术随着油气的开发应运而生。
早在我国汉代，蜀中人民就采用当地盛产的竹子为原料，去节打通，外用麻布缠绕涂以桐油，连接成“笕”，就是我们现在铺设的输气管线。
最早的一条原油输送管道，是美国于1865年10月在宾夕法尼亚州修建的一条管径50毫米长9756米从油田输送原油到火车站的管道，从此开始了管道输油工业。
但油气管道运输是从1928年电弧焊技术问世，以及无缝钢管的应用而得到发展和初具规模的。
管道输送技术的第一次飞跃是在第二次世界大战期间。
第二次世界大战以后，管道运输有了较大的发展。
2、目前世界上比较著名的大型输油管道系统有：（1）前苏联的“友谊”输油管道。
它是世界上距离最长、管径最大的原油管道，其北、南线长度分别为4412千米和5500千米，管径为426~1220毫米，年输原油量超过1亿吨，管道工作压力4.9~6.28兆帕。
（2）美国阿拉斯加原油管道。
其全长1287千米，管径1220毫米，工作压力8.23兆帕，设计输油能力1 亿吨／年。
（3）沙特阿拉伯的东-西原油管道。
其管径1220毫米，全长1202千米，工作压力5.88兆帕，输油能力1.37亿立方米／年。
（4）美国科洛尼尔成品油管道系统。
该管道系统干线管径为750~1020毫米，总长4613千米，干线与支线总长8413千米，有10个供油点和281个出油点，主要输送汽油、柴油、燃料油等100多个品级和牌号的油品。
管道应力分析及计算全
B、动力分析包含的内容 a)管道固有频率分析 — 防止共振。 b)管道强迫振动响应分析 — 控制管道振动及应力。 c)往复式压缩机(泵)气(液)柱频率分析 — 防止气柱 共振。
d)往复式压缩机(泵)压力脉动分析 — 控制压力脉动 值(δ值)。
C、动力分析要点
a)
振源
机器动平衡差 — 基础设计不当
⑶ 编制临界管线表(三级签署) — 应力分析管线表
静力分析
⑷ 应力分析
(三、四级)；
动力分析
⑸ 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；
⑹ 支管补强计算；
⑺ 动设备许用荷载校核(四级)
⑻ 夹套管(蒸汽、热油、热水)计算(端部强 度计算、内部导向翼板位置确定、同时 包括任何应力分析管道的所有内容)；
三、管道的柔性设计
3.1、柔性定义及柔性设计的方法和目的 a)定义 b)目的 c)设计方法 d)端点位移考虑 3.2、是否进行详细柔性设计的判别方法 a)应进行详细柔性设计的管道 b)可以不进行详细柔性设计的管道 c)判别式的使用方法与注意事项 3.3、管道的热补偿
三、管道的柔性设计
3.4、应力增大因子 3.5、柔性分析方程 3.6、弹性模量随温度变化效应 3.7、柔性分析的另一规则
2)两台或三台压缩机的汇集总管截面积至少为进口管 截面积的三倍，且应使柱塞流的冲击力不增加。
3)孔板消振 — 在缓冲罐的出口加一块孔板。
孔径大小：
d D
4
U,
U
V气体流速 V介质内的声速
d 0.3 ~ 0.5 D
孔板厚度=3～5mm
孔板位置 — 在较大缓冲罐的进出口均可
d)减少激振力——减少弯头、三通、异径管等管件。
A、当
支架受力分析
支架受力分析集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）管道支架受力分析——曹伟选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径：DN100管道数量：两根相邻两支架间距：6米一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。
1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：21.64Kg/m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2.管道中水重l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N f2=πr2ρ介质3、管道重量f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N4、受力分析根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按1.35考虑，每个支架受力为：F=3756.81*1.35/2=2535.85N假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验1）应力应变关系如下：绘制成应力应变曲线图如下：从图中可以看出，应力/应变曲率变化平缓，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。
2）危险部位应力分析图中的蓝色区域为支架应变最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固：可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为止。
通过上述例子，我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。
深水海底管道铺设受力性能分析的开题报告
深水海底管道铺设受力性能分析的开题报告一、研究背景及意义随着近年来海底油气资源的逐步开发，海底管道的需求不断增加。
深水海底管道在铺设过程中，易受到海水、海流、风浪等自然条件的影响，同时还受到自身重量和管道内介质压力的作用，因此其受力性能十分重要。
了解深水海底管道的受力性能，有利于指导管道的设计、制造和铺设，提高深水海底管道的可靠性和安全性。
同时，深入研究深水海底管道的受力规律，对于优化管道的铺设方案，减少损伤和失效的风险，具有重大的实际意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容为深水海底管道铺设过程中的受力性能分析，其中包括以下方面的研究：1. 深水海底管道的受力机理和受力特性：分析各种受力因素对管道的影响，探讨深水海底管道的本构关系和力学特性。
2.海底管道的铺设过程：研究海洋环境、海底地形和管道外力等因素对管道铺设过程的影响。
3.数值模拟方法：基于有限元数值模拟方法，对深水海底管道铺设过程中的受力性能进行数值模拟，探讨其受力变化规律。
4.实验方法：结合数值模拟结果，利用模拟装置进行某些关键节点的实验研究，验证数值模拟的准确性，并获得更准确的实验数据。
三、预期研究成果及意义通过本研究，可以深入掌握深水海底管道铺设过程中的受力特性和机理，为管道的设计和制造提供科学依据。
同时，能够为优化管道铺设方案，提高管道铺设效率和安全性，减少失效和损伤发生提供提供理论基础和技术支持，为海洋工程的发展和海洋资源的开发提供了一定的支撑。
四、研究进度安排1.文献阅读和分析（第1-2个月）2.深入了解深水海底管道铺设方式及其受力特性（第3-4个月）3.基于有限元数值模拟方法进行模拟（第5-8个月）4.实验数据收集并整理（第9-10个月）5.论文撰写及修改（第10-12个月）。
自来水 水管 压力 受力分析
自来水管道是一种用于输送自来水的管道系统。
它们通常由多种材料制成，包括铜、铁、钢、塑料等。
自来水管道受到的压力主要来自水流和自身重量。
在自来水管道中，水流会产生流体压力，这种压力会向周围环境施加压力。
流体压力的大小取决于水流的速度和密度。
流体压力的作用方向是沿着水流的方向，因此它会对管道产生拉力。
自来水管道还受到自身重量的作用。
由于管道是由重量较大的材料制成的，因此它会向下施加压力。
这种压力称为自重压力。
自重压力的作用方向是向下，因此它会对管道产生压力。
在计算自来水管道的受力情况时，需要考虑流体压力和自重压力的影响。
这可以通过使用力学原理和数学模型来完成。
通过对管道进行受力分析，可以确定管道在不同工况下的受力情况，从而为设计和使用管道提供参考。
举个例子，假设有一根自来水管道，管道内流动着一种密度为1000 kg/m^3的流体，流速为2 m/s。
管道直径为0.1 m，长度为20 m，管道材料的密度为7850 kg/m^3。
我们可以使用如下公式来计算管道的受力情况：流体压力（拉力）=流体密度流速^2/2=1000 kg/m^32 m/s^2/2=1000 N/m^2自重压力（压力）=管道长度管道直径^2管道材料密度/4=20 m0.1 m^27850 kg/m^3/4=7850 N/m根据上述计算，我们可以得出结论：在这种工况下，自来水管道受到的流体压力为1000 N/m^2，自重压力为7850 N/m。
管道受到的总压力为1000 N/m^2+7850 N/m=8850 N/m。
这是一个简单的例子，实际情况可能更复杂。
在计算自来水管道的受力情况时，需要考虑更多的因素，包括管道的形状、尺寸、材料、支撑方式等。
此外，自来水管道还可能受到外界的荷载作用，如地震、风力等。
通过对管道进行受力分析，可以确定管道在不同工况下的受力情况，为设计和使用管道。
管道支吊架受力分析总结
管道支吊架受力分析总结管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。
有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。
选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：一、10%的附加。
4假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验分析过程：1、支架建立1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图；2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓；3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）；绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质；2、支架加载1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截面）；2）边界条件、载荷的定义:对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行，型钢通过上述例子，如果我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。
以上分析只考虑了垂直方向的载荷，实际上对于有压管道，同时存在水平方向的受力，所以我们分开单独分析一下。
二、支架水平方向受力（仅适用于热力管道）1）补偿器的弹性反力Pk当管道膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚度（对于套筒式补偿器，则由于填料的摩擦力作用），将产生一个抵抗压缩的力量，这个力是通过管道反作用于固定支架，这就是补偿器的弹：性反力，轴向型波纹补偿器的弹性反力PkP=ΔX·Kx·10-1(kg)k式中ΔX—管道压缩变形量（即管道的热伸长量）(mm)Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。
压力管道技术 管道静应力分析
管系静应力分析
目录Leabharlann 第六章 管系静应力分析 ................................................................................................................................... 111 第一节 静力分析的基础知识 ................................................................................................................... 111 一、基本概念 ......................................................................................................................................... 112 二、管道元件变形的几种基本形式 .....................................................................................................114 （一）拉伸和压缩 .........................................................................................................................114 （二）剪切 ...................................................................................
管道支吊架受力分析总结
管道支吊架受力分析总结管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。
有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。
选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径：DN100管道数量：两根两支架间距：6米一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%勺附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。
1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管DN100 21.64Kg/m，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：f仁21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2. 管道中水重2 2f2= n r p 介质1=3.14*0.106 *1000*6kg=211.688kg=2116.88N:「3、管道重量f=f1+f2+（f1+f2）*10%=3756.81N4、受力分析根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按 1.35考虑，每个支架受力为：F=3756.81*1.35/2=2535.85N假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验分析过程：1、支架建立1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件，打开保存好的CADfc架剖面图；2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓；3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）；绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质；2、支架加载1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截面）；2）边界条件、载荷的定义：对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的大小为2535.85N;定义受力面力的加载3、受力分析-_ i - ■r从图中可以看出屈服力大小为220.594MPQ而最大应力只有164.125MPQ最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应力应变阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
管道受力分析
管道受力分析
目录：
一、管道发展历史
1、发展
2、著名管道系统
二、提出问题
三、管道受力研究
1、管道
2、弯头
3、三通
四、小组分工
五、总结
六、参考文献
管道受力分析
关键字：管道受力
一、管道发展历史
管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。
管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。
管道作为物料输送的一种特殊设备在现代化工业生产和人民生活中起着很重要的作用，它就像人体中的血管一样，没有它，人的生命就不复存在。
1、“油气集输和储运”技术随着油气的开发应运而生。
早在我国汉代，蜀中人民就采用当地盛产的竹子为原料，去节打通，外用麻布缠绕涂以桐油，连接成“笕”，就是我们现在铺设的输气管线。
最早的一条原油输送管道，是美国于1865年10月在宾夕法尼亚州修建的一条管径50毫米长9756米从油田输送原油到火车站的管道，从此开始了管道输油工业。
但油气管道运输是从1928年电弧焊技术问世，以及无缝钢管的应用而得到发展和初具规模的。
管道输送技术的第一次飞跃是在第二次世界大战期间。
第二次世界大战以后，管道运输有了较大的发展。
2、目前世界上比较著名的大型输油管道系统有：（1）前苏联的“友谊”输油管道。
它是世界上距离最长、管径最大的原油管道，其北、南线长度分别为4412千米和5500千米，管径为426~1220毫米，年输原油量超过1亿吨，管道工作压力4.9~6.28兆帕。
（2）美国阿拉斯加原油管道。
其全长1287千米，管径1220毫米，工作压力8.23兆帕，设计输油能力1 亿吨／年。
（3）沙特阿拉伯的东-西原油管道。
其管径1220毫米，全长1202千米，工作压力5.88兆帕，输油能力1.37亿立方米／年。
（4）美国科洛尼尔成品油管道系统。
该管道系统干线管径为750~1020毫米，总长4613千米，干线与支线总长8413千米，有10个供油点和281个出油点，主要输送汽油、柴油、燃料油等100多个品级和牌号的油品。
全系统的输油能力为1.4亿吨／年。
二、提出问题
在油气运输中，管道所受的力是怎样的。
三、管道受力研究
1、管道
管道：
力学建模：
用材料力学知识分析问题解：根据受力平衡
求解AD管上剪力分布：AB 段：
BC 段：
CD 段：
画出剪力图：
求解AD管上弯矩分布：AB 段：q
l
l 2l
BC段：
CD段：
画出弯矩图：
求解AD杆挠度方程：
AB段：
BC段：
CD段：
综上，有六个未知数，考虑六个边界条件B点左右挠度为0
C点左右挠度为0
B点左右转角大小相等、方向相反
C点左右转角大小相等、方向相反
即有六个方程，六个未知数
解方程组得：
∴AD上挠曲线方程为：
挠曲线如图所示：
经观察可知B、C两点左右截面为危险面，且危险程度相同。
选取B点左截面分析，简图如下：
在B截面上选取一单元体
根据材料力学知识：
其中用理论方法计算比较困难，工程实践中常采用近似方法。
这种计算方法假设剪应力左剪切面是均匀分布的，
即：A为剪切面面积
考虑到管内液体压强（设向各个方向均相等）
单元体上：
最后考虑轴向力F作用：
根据第三强度理论：
根据第四强度理论：
现取世界著名石油管道——阿拉斯加管道举例。
通过查阅文献资料，我们获知了阿拉斯加管道的一系列技术指标。
阿拉斯加管道大部分为X70钢，弹性模量为206GPa，许用应力
为483MPa，钢材比重为7.82g/cm3，钢材外径为1220mm，壁厚达14.3mm，跨距以30~40m 为主（取30m分析），内输原油比重为0.89g/cm3，对管壁压强为8.45MPa。
经计算可知，阿拉斯加管道直管部分
最大切应力：
最大弯矩：
最大挠度为：
其中q由管道自重及管内原油两部分产生。
对阿拉斯加管道进行强度校核，代入以上计算式可知：
其中，由液体流动产生的摩擦力等，F 作用产生的应力远小于，忽略不计即
根据第三强度理论：
根据第四强度理论：
故阿拉斯加管道跨距设计符合X70钢材强度要求。
附：法兰连接
法兰(flange)连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。
有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。
法兰连接是管道施工的重要连接方式。
法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。
在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。
在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。
如果在一个锅炉房或者生产现场，
到处都是法兰连接的管道和器材。
2、弯头
在管路系统中，弯头是改变管路方向的管件。
弯头：
力学建模： B
此时F作用，研究杆内力：
q的作用力下内力：
利用叠加法分析得出A点与B点处弯矩相同，但此时A点的剪力大，所以危险面是A处。
环向应力，轴向应力分别是：
取出单元体
第三强度理论：
第四强度理论：
同样取阿拉斯加管道举例（数据同上）。
R=1600mm
因为液体粘度产生的向右的力很小F<<G可忽略不计弯管受重力影响
均匀分布载荷：
应力：
依据第三强度理论：
依据第四强度理论：
3、三通（四通）
三通（四通）为管件、管道连接件。
用在主管道要分支管处。
三通：
力学建模：
把杆分成AB、BC、CD、DE段：AB 段：
图图2
a
BC段：
CD段：
DE段：
画出剪力图：
弯矩图：
应力状态和强度分析的方法与管道分析相类似。
同样取阿拉斯加管道举例（数据同上）。
其中，S为横截面大圆面积，S1为横截面的小圆面积。
代入数据计算得：横管的分布力：q=13867.528514N/m
支管的集中力：F=416025.8554N
研究水平放置的三通管道中管道OC对AB产生应力：
（1）
（2）将管道OC对管道AB的力简化为下图：
（3）取O点左侧研究：
弯矩图：
应力:
最大正应力发生在最大弯矩截面上下边缘处。
扭矩图：
切应力：
最大切应力：
四、小组分工：
组长：杨晓
历史及发展部分：韩艳鹏
直管道部分：刘文龙
弯管部分：李贤龙
三通（四通）部分：杨晓、韩艳鹏
画图、版面设计、制作:王学富、周波
借阅及查找参考文献：杨晓、李贤龙、刘文龙、韩艳鹏、王学富、周波
五、总结：
以上就是我们组从各种形状的管道中选取三中典型代表后进行的研究。
管道，可以说是我们日常生活中最常见的力学模型，我们不像其他组一样，研究的是一些非常有名的、给大家极大震撼力的事物。
我们组之所以选择管道来研究，就是我们大家都觉得它“麻雀虽小，五脏俱全”，我们觉得我们有必要从身边的一些小小的事物来学习材料力学，甚至学习生活。
当然，我们也不得不承认，这小小的管道就困扰了我们好长一段时间。
其实，到目前为止，我们也只能说是了解了管道诸多材料力学性质的一小部分而已，我们忽略了许多东西，也缺少了许多东西。
因为我们就自己的知识水平所限，无法进行更加深入的研究。
虽然有些遗憾，但也增加了我们的动力，这次对管道的研究让我们清楚的认识到知识的重要性。
另为此次对管道的研究也提高了我们的合作能力与思维对接能力，更加增加了我们一个寝室一个组的凝聚力。
对材力大作业的态度，从无所谓道迷茫，再到积极的应对，可以说我们被一次作业。
参考文献
1、管道工程设计施工与维护中国建材工业出版社
2、压力管道技术中国石化出版社
3、管道工程常用数据速查手册中国建材工业出版社
4、管道工程设计与施工手册中国石化出版社
5、材料力学高等教育出版社
6、断裂与疲劳中国地质大学出版社其他参考资料为网络资料。