基于ANSYS的压力钢管的应力变形分析及其壁厚选择
基于ANSYS的输电钢管杆结构分析
基于ANSYS的输电钢管杆结构分析作者：梁雄来源：《环球市场》2019年第36期摘要：本文通过运用有限元分析软件ANSYS Workbench对高压钢管杆在设定工况下的应力及变形情况进行分析。
结果表明，在设定工况下，钢管杆的最大应力小于钢管杆材料的许用应力。
所分析钢管杆疲劳强度合格。
关键词：钢管杆;载荷;ANSYS在输电通道日渐紧张的情况下，钢管杆已成为一种日渐重要的输电杆塔形式，其在设计条件下的安全运行就显得尤为重要。
本文考虑在设定工况条件下对某型号高压输电钢管杆强度和应力应变进行分析，理论分析钢管杆安全状态。
本文所分析的钢管杆为220kV单回钢管杆，参数如表1：一、设定载荷本次根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010规定各种组合工况下的载荷，运用NSA钢管杆设计系统，得到钢管杆在运行中的最不利载荷数据，再将此载荷作为ANSYS中结构分析载荷的依据。
二、分析模型建立本次基于SolidWorks和ANSYS Workbench平台完成高压输电钢管杆的分析，流程如图1。
对钢管杆的实体模型的网格划分需要使用高级尺寸控制功能，采用基于曲率和粗糙的设定，其余采用Mesh模块的默认设定。
三、基于ANSYS Workbench的结构计算采用几何（Geometry）→静态结构分析（Static Structural）→模态分析（Modal）的顺序。
在Geometry模块中得到合适的分析模型，Static Structural模塊里进行静态分析，Modal模块进行模态分析。
（一）静态结构分析结果此部分计算了在设定载荷下钢管杆所受等效应力（Equivalent stress）和等效弹性应变（Equivalent Elastic Strain）以及总形变量（TotalDeformation），结果如图20等效应力最大值为410MPa，位于杆身横担连接座的加劲板处;考虑到此处的建模存在过渡不圆滑，存在应力集中，实际情况下的应力应比计算值小。
利用ANSYS软件对压力容器进行应力分析
利用ANSY S软件对压力容器进行应力分析韩 敏(西安科技大学,西安710054)摘要:利用ANSY S有限元软件对压力容器进行应力分析,获得了压力容器的应力分布图。
经分析发现,ANSY S软件分析的结果与真实情况基本一致。
整个建模、分析过程充分说明ANSY S 软件为压力容器的结构设计提供了可靠、高效的理论依据。
关键词:压力容器;ANSY S;有限元;应力分析中图分类号:TH49 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)0120073202Stress Analysis of Pressure Contain with ANSY S Softw areH AN Min(X i’an University of Science and T echnology,X i’an710054,China)Abstract:The static force im paction of a pressure contain with ANSY S s oftware was analysed and the stress distribution drafts of them were g otten.Through theories analysis,the result of finite-element analysis is proved to be acceptable,and it provides the theories support to today’s machine optimize design.K ey w ords:pressure contain;ANSY S;finite-element;stress analysis计方法,得出的结构强度结果比较保守,这就限制了容器整体性能的提高和材料的有效利用。
分析设计依据标准JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》,它是基于“塑性失效”与“弹塑性失效”准则,其理论基础是板壳力学、弹性与塑性理论及有限元法,是根据具体工况,对容器各部位进行详细地应力计算与分析,在不降低设备安全性的前提下选取相对较低的安全系数,从而降低了结构的厚度,使材料得到了有效的利用。
关于压力管道的应力分析
关于压力管道的应力分析【摘要】压力管道的应力问题在管道检验过程中都会涉及到的，由于压力管道应力的分析和计算过程都要求相对高的技术，这对于检验技术人员来说是很难完成的。
因此，本文着重对压力管道应力分析的内容、应力特征、应力分类以及校核准则进行了论述，以便于为分析人员提供了有效的理论依据。
【关键词】压力管道应力分析一次应力二次应力压力管道的应力影响着压力管道在安装后的安全使用，所以进行应力分析是很有必要的，压力管道应力分析的内容相对较多，主要体现在以下几个方面。
2 压力管道应力分析的特征压力管道在应力分析过程中还不够严谨，其中还存在着一些缺陷，其主要原因是因为压力管道应力由历史根源所造成的校核准则存在不足，但压力管道应力分析有着自身的特点，主要体现在以下几个方面：（1）在压力管道的应力分析之中，没有考虑管道的薄膜应力和局部弯曲应力，从而导致一次应力中没有对一次总体薄膜应力、一次局部薄膜应力和一次弯曲应力进行细分；在一次应力校核准则中往往忽视了对一次弯曲应力和一次局部薄膜应力进行校核，而只对一次总体薄膜应力进行了校核。
（2）计算一次应力主要是为了避免管道在安装的时候承受不住压力而塌下来。
计算二次应力是为了防止管道在发生热变形之后是否会出现问题，通过二次应力计算管道是否发生偏移、移位，并防止并排管道所产生的相互影响。
（3）二次应力校核具有着自身的操作方式，最主要是针对其结构的安定性，只需满足结构安定性条件，就可以避免压力管道产生低周疲劳。
（4）一次应力校核主要是校核压力管道的纵向应力，其最主要的特点是不遵循剪应力理论，二次应力校核虽然遵循的是最大剪应力，但其计算应力过程中不会计算管道轴向立，只考虑管道弯矩和扭矩的作用。
3 压力管道的应力分类及校核准则压力管道与压力容器有所不同，对于不同的管道根据管道自身的特点都有着不同的校核准则，由于压力管道的应力分析主要侧重于对管系整体的分析，而压力容器的应力分析主要是对局部进行详细的分析，两者在应力分类的方法和校核准则上都存在着较大的差异。
ANSYS大作业(管道受压)
输气管内部受压模型ANSYS分析班级：车辆096班姓名：钱满年学号：200904142时间：2012年12月1、题目说明及分析有一输气管道，管道内径为1200mm，外径为1600mm，其横断截面结构如图1所示，输送气体压强为0.5MPa，分析管壁的应力场分布。
管道材料弹性模量为260GPa，泊松比为0.26.图1输气管道横截面结构示意图（mm）分析：管道沿长度方向尺寸较大，一般应远大于管道直径，该问题属于平面应变问题，可取其横截面的1/4建立有限元分析模型进行求解。
2、创建几何模型（1）选择Main Menu\Preprocessor\Modeling\Create\Areas\Circle\Partial -Annulus命令，出现Part Annular Circle(创建圆环面)对话框。
（2）在Rad-1文本框里输入0.6，在Theta-1文本框里输入0，在Rad-2文本框里输入0.8，在Theta-2文本框里输入90，如图2所示。
（3）单击OK按钮，关闭Part Annular Circle对话框。
屏幕上生成如图3所示几何模型。
图2图3 几何模型3、定义单元类型（1）选择Main Menu\Preprocessor\Element Type\Add/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框。
（2）单击Add按钮，出现Library of Element Type对话框。
（3）在Library of Element Type对话框的第一个列表框中选择Structural Solid，在第二个列表框中选择Quad 8node82，在Element type reference number文本框中输入1.（4）单击OK按钮，关闭Library of Element Type对话框。
（5）单击Element Type对话框上的Option按钮，出现PLANE82Element type options对话框。
基于ANSYS的高压力多管材纯氢管道数值模拟
基于ANSYS的高压力多管材纯氢管道数值模拟高压力多管材纯氢管道数值模拟是一项重要的工程技术，可以帮助工程师设计和优化管道系统。
本文将介绍使用ANSYS进行高压力多管材纯氢管道数值模拟的流程和方法。
首先，进行数值模拟前，需要收集一些管道系统的基本信息，包括管道的几何形状、材料属性、工作条件等。
在本文中，我们考虑一个高压力多管材纯氢管道系统，其中涉及不同材料的管道连接。
在ANSYS软件中，进行高压力多管材纯氢管道的数值模拟主要分为以下几个步骤：1. 几何建模：根据实际的管道几何尺寸，使用ANSYS的几何建模工具创建管道的三维模型。
可以根据需要引入不同的材料和连接方式，以便更真实地反映实际情况。
2. 材料定义：为每种管道材料定义相应的材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
根据实际情况，可以使用材料库中已有的标准材料属性，也可以根据需要自定义材料属性。
3. 网格划分：对管道模型进行网格划分，将三维模型分割成小的单元。
网格划分的质量对数值模拟的准确性和计算效率有重要影响，应根据实际情况进行优化。
4. 边界条件设置：在数值模拟中，需要为管道系统设置适当的边界条件，以模拟实际工作条件。
这些边界条件包括入口条件、出口条件、壁面摩擦等。
在高压力多管材纯氢管道数值模拟中，应特别注意氢气的入口和出口条件，以模拟真实工况。
5. 求解方程组：使用ANSYS的求解器来求解高压力多管材纯氢管道系统的数值模拟方程组。
在ANSYS中，常用的求解器有流体动力学求解器和结构力学求解器等。
根据实际情况选择合适的求解器。
6. 结果分析：数值模拟完成后，可以对结果进行分析和后处理。
ANSYS提供了多种结果显示和分析工具，包括流速分布、压力分布、应力分布等。
根据需要，可以导出结果数据进行进一步分析和优化。
通过高压力多管材纯氢管道的数值模拟，工程师可以评估管道系统的性能，并优化设计。
模型中考虑了不同材料和连接方式，可以分析管道系统中不同材料的应力分布和变形情况，为工程师提供重要的设计依据。
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。
压力管道应力分析
压力管道应力分析引言压力管道作为输送流体的重要管线，承受的压力和温度都是极高的。
这样就会导致管道中的应力和变形问题，从而产生一定的安全隐患。
因此，对于压力管道的应力分析就显得尤为重要。
压力管道的应力压力管道在运行过程中，会受到各种力的作用，如内压、重力、支架反力、温度等，这些力作用在管道上，就会造成管道内部的应力，如轴向应力、周向应力、径向应力等。
•轴向应力轴向应力是指管道轴向方向的应力，通常是指由流体作用产生的内压力和拉力两部分的影响。
在管道内部，如果内压力太大，轴向应力就会增大，会导致管道的卡铁暴力现象。
•周向应力周向应力是指管道周向方向的应力，主要受到流体和温度两个因素的影响。
当管道内部温度升高，周向应力也会随之升高，如果超过极限值，就可能导致管道的破裂。
•径向应力径向应力是指与管道中心轴线垂直方向的应力，通常是由于弯曲、扭转等变形所引起的。
如果弯曲半径过小或者存在缺陷，就会导致径向应力过大，从而容易引起管道的破裂。
压力管道应力分析压力管道应力分析是针对管道内各种应力进行综合分析的过程。
在分析的过程中，通常需要采用有限元分析等方法，通过建立合适的数学模型和计算，得出管道内部的应力情况和强度，并评估管道是否存在危险的可能性。
在进行应力分析时，一般需要考虑以下几个方面。
1. 材料力学性能材料力学性能直接影响管道的使用寿命和安全性。
因此，对于材料的强度、韧性、塑性等性能参数，都需要进行准确的测定和分析。
常见的材料包括石墨、钢铁、铝合金等。
2. 工况分析针对不同的工况，管道所受的力也会不同。
因此，在进行应力分析之前，需要准确确定工况参数，如内压、外界温度等，以便进行有针对性的分析。
3. 有限元分析有限元分析是应用计算机模拟技术，将管道模型分割成有限个小模型，通过对小模型的计算和组合，分析管道内部的应力和强度分布。
这种方法可以更直观地了解管道内部应力的变化情况，有效评估管道的安全性和强度。
压力管道应力分析是管道设计和使用过程中必不可少的环节。
ANSYS大变形预应力模态分析
ANSYS大变形预应力模态分析(2012-08-21 10:49:31)转载▼分类：有限元软件-ansysANSYS大变形预应力模态分析一、原理大变形预应力模态分析用于计算高度变形后结构的固有频率和振型，即在荷载作用下，结构的变形非常大(考虑几何非线性影响)，需要考虑结构变形及其应力对固有频率和振型的影响。
此时的模态分析与预应力模态分析过程基本相同，但特征值的求解用PSOLVE命令而不是SOLVE。
二、分析步骤1、建模同常规建模2、静力分析/SOLantype,static !定义静力分析NLGEOM,ON ！打开大变形效应PSTRES,ON ！打开预应力效应（某些情况下使用SSTIF,ON可帮助收敛）EMATWRITE,YES ！写出EMAT文件，这是PSOLVE求解所必须的文件.......SOLVEFINISH3、模态分析/SOLantype,modal !定义模态分析UPCOORD,1,ON ！修正坐标以得到正确的应力，同时将位移清零！！！！Modifies the coordinates of the active set of nodes, based on the current displacements. PSTRES,ON ！打开预应力效应（某些情况下使用SSTIF,ON可帮助收敛）MODOPT.....MXPAND.....PSOLVE,EIGxxxx !求解特征值（频率）和特征向量（振型）等。
！！！可采用与MODOPT命令相匹配的EIGLANB,EIGFULL,EIGUNSYM,EIGDAMP等。
FINISH4、模态扩展/SOLEXPASS,ON !指定模态扩展PSOLVE,EIGEXP ！特征向量扩展（振型）FINISH三、算例以前面已分析的悬臂梁为例，在恳臂端作用一6000kN的轴向压力和1000kN的竖向力，对该结构进行大变形预应力模态分析。
从分析结果可知，一般模态分析、预应力模态分析、大变形预应力模态分析的一阶频率为分别为6．982HZ、1．967HZ、4．774HZ，可见存在较大的差别。
ANSYS基础教程——应力分析报告
ANSYS基础教程——应力分析关键字：ANSYS 应力分析 ANSYS教程信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要内容有：分析步骤、几何建模、网格划分。
应力分析概述·应力分析是用来描述包括应力和应变在内的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。
ANSYS 的应力分析包括如下几个类型:●静态分析●瞬态动力分析●模态分析●谱分析●谐响应分析●显示动力学本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。
A. 分析步骤每个分析包含三个主要步骤:·前处理–创建或输入几何模型–对几何模型划分网格·求解–施加载荷–求解·后处理–结果评价–检查结果的正确性·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的；·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入；·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。
也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。
·通常先定义分析对象的几何模型。
·典型方法是用实体模型模拟几何模型。
–以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。
–可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。
B. 几何模型·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。
–体由面围成，用来描述实体物体。
–面由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。
–线由关键点组成，用来描述物体的边。
–关键点是三维空间的位置，用来描述物体的顶点。
·在实体模型间有一个内在层次关系，关键点是实体的基础，线由点生成，面由线生成，体由面生成。
·这个层次的顺序与模型怎样建立无关。
基于ANSYS的内压薄壁圆筒壁厚计算有限元研究
本文以我公司某段煤气管道为例，探讨了内压薄壁圆管壁厚度的计算问题。
随着重工业的发展，薄壁圆管结构由于质量轻，刚性好等优点，在实际工程中备受青睐，如火炮的药筒、化工容器、冶金行业的煤气管道、烟气管道等等，这些容器的壁厚与容器的内径相比差别很大，一般在十二分之一下，因此，又统称为薄壁容器。
其工作过程中承载较大，如果设计不当，往往在使用过程中发生畸变，甚至爆破。
因此对其力学性能进行分析研究是十分必要的。
文中采用目前国际上通用的有限元分析软件ANSYS ，对内压薄壁圆管在内压下的响应问题进行了深入的探讨，并结合经典理论公式，证明用ANSYS 求解的正确性，同时利用软件的有限元分析也找出了传统理论公式的不足之处。
一、问题阐述我公司某段煤气管道为焊管，尺寸参数为准1420×10mm ，管道材质为Q235-B ，该段煤气压力最大为180。
材料相关参数为：泊松比μ=0.28，弹性模量E=2.06×1011Pa ，硬化模量E 1=0.794×1011Pa ，屈服极限σs =235M pa ，强度极限σb =461M pa 。
由文献[2]可知，该尺寸管道在内径一定的情况下，为薄壁管道时的极限壁厚为：t=d 20=140020=70mm （1）t ———管道壁厚，单位mm ；d ———管道内径，单位mm 。
因此按照该公式，本段管道应该属于薄壁圆管的范畴，故可以用薄壁圆管的经典公式求解应力应变问题。
二、基于经典理论的计算由于内压力P 的作用，在薄壁管道的管壁上产生下述三种应力：1．半径方向的压应力σr ，即所谓径向应力，在管道内壁为-p ，在管道外壁为零。
2．圆周方向的应力σt ，即管道受压膨胀而产生的拉应力，一般称为周向应力或环向应力。
3．轴向应力σz ，又称纵向应力，由于管道沿长度方向尺寸远大于管道的直径，在计算过程中可以忽略管道的端面效应，认为轴向应力零。
其中，在P 值远小于σt 的条件下，可以近似地认为：σr =0（2）该式为薄膜理论的结果。
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个 弹性 地基 刚度 和 正 交各 向 异性 的材 料 。正 交
各向异性 的材料参数的方向依据单元坐标系， 本文
考 虑钢 管材料 为各 向同性材 料 。在单 元 的面 内 ， 其 节 点厚 度为输 入 的 ４个 厚度 ， 单元 的厚 度假 定为 均 匀 变化 。如 果 单 元 厚 度 不 变 ， 只需输 入 Ｔ Ｋ（ Ｉ ） 即 可； 如果 厚度 是变 化 的 ， 则 四个 节 点 的 厚度 均需 输 入 。本 文输 入 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ实 常 数 时 ， 考 虑 用 壳 单 元 模 拟的钢 管厚 度相 等 ， 因此 只输 入 Ｔ Ｋ（ Ｉ ） ， 如 图 ２所 示， 表示 钢 管壁厚 为 ２ ０ ｍ ｍ． 这 一步 的设 置很 关键 。
图１ Ｓ ＨＥ Ｌ Ｌ ６ ３单 元 几 何 模 型 图
弹性 地基 刚度 （ Ｅ Ｆ Ｓ ） 定义 ： 在 地基 法线 方 向产
向的平 动和转 动 。应力 刚化 和 大 变 形 能力 已经 考 虑在其 中 。在 大变 形分析 （ 有 限转 动 ） 中可 以采 用
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３一 Ｏ １— ０ ２
生一个单位位移所需要的压力。如果 Ｅ Ｆ Ｓ小于或 者等 于 ０ ， 则弹性地基的效应将被忽略 ， 本 文 无 需 输入。对于一些非均匀壳的情况 ， 单元提供 了以下
作者简 介：毛有智 （ １ ９ ６ ９一） ， 男， 贵州贵定人 ， 工程师 ， 从事水利水电工程及项 目建设管理工作 ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｍａ ｏ ｙ Ｏ Ｕ Ｚ ｉ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ． 通讯作者 ： 毛有智 ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｍａ ｏ ｙ ｏ ｕ ｚ ｉ ＠１ ２ ６ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｔ Ｉ ．
文章编号
１ ０ ０ ０— ５ ２ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２～ ０ １ １ １ — ０ ４
基于 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ的压 力钢 管 的应 力 变 形 分 析 及 其壁 厚 选 择
毛 有 智
（ 贵 州 水 投 水 务 有 限责 任 公 司 ， 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ３ ）
析 了压 力钢 管应 力 、 变形 。使 用得 到 的主应 力结 果 ， 根 据 弹塑性 力 学强度 理论 公式 计算 不 同壁 厚
钢管的应力值 ， 可以优化壁厚 ， 有重要 的工程指导意义。 关 键词 ： 压 力钢 管 ； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 应 力； 位移 ； 壁 厚
中图分 类号 ： Ｔ Ｖ ３ １ ４ 文献标 识码 ： Ａ 不 变 的切 向刚度矩 阵 。
ｚ ｌ ，
有 限元作 为一 种 区域型 数值 分析方 法 ， 已在 水
利 水 电工 程 中得到 了普遍 应 用 ， 比如 用来分 析 重力
坝 、 闸室 一 川、 导 流洞 、 渗流 、 基 坑 降水
等 。下 面拟用通 用性 有 限元 商业软 件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对 压 力 钢 管 进 行应 力 、 变形分析 ， 优 化 选择 壁 厚 。接 下 来， 首先对 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ模 拟 过 程 中使 用 的壳 单 元 及 主
１ ２ ｍｍ ５ ２ ７ ． ７ ０ １ ３ ｍｍ ４ ８ ５ ． ２ ８ １ ４ ｍｍ ４ ４ ８ ． ７ ３
第３ Ｏ卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 ４月
贵州 大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
Ｖｏ １ ．３ ０ Ｎｏ ．２ Ａ ｐ ｔ ．２ ０ １ ３
摘
要： 压 力钢 管作 为水利 水 电工程 中重要 的输 水建 筑物之 一 ， 运 行 中需承 受较 高的水 头。有 必
要 对其进 行 应 力、 变形分析 。压力钢 管选材 一般 用 高强度 钢 。而 高强度钢 一般 价格 昂贵 ， 因此 从 节 约 实际工 程造 价 的 角度 ， 又 满足 实 际运 行 要 求 ， 需要 对压 力钢 管壁 厚 慎 重 选择 。 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ分
第 ２期
毛有智 ： 基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的压力钢管 的应力变形分 析及 其壁厚选 择
表 ２ 直 线 段 压 力钢 管不 同壁 厚 的应 力 、 ｘ、 Ｙ 方 向 ５ ７ ７． ５ ４ ５ ０ ３ ． ４ ７ ７． ７ ７ ／ 一７． ７ ７ ７ ． ７ ７ ／ 一７ ． ７ ７
压 力钢 管 ¨ 是 一 种 水 利水 电工 程 中输 水 建 筑 物 的组成 部分 ， 在 承受 一 定 的水 压 下 ， 将 水 从 水
库、 调压室 、 前池等位置 ， 引 入 发 电机 ， 形成 电能。
Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ ６ ３单 元 的 几 何 形 状 、 节 点 位 置 及 坐 标
系如 图 １ 所示 单 元 定 义需 要 ４个 节 点 、 ４个厚 度 、
一
正因为压力钢管需承受较高的水压 ， 故其钢材的选 择 以及 实 际 工作 时 应 力 、 变 形 分 析 就 显 得 格 外 重 要。压力钢管是一种薄壳结构 ， 如在设计 、 运行过
程 中稍 有不 当 ， 则较 容易 产生事 故 。用 于水 电站 的 钢 材一 般是 高强 度 钢 ， 能否 在 满 足 设 计 、 运 行 的 要 求， 尽 量 降低钢 管壁 厚 ， 节 约 工程造 价 ， 也是 应 当关
要设 置进 行概 述 。
１ Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ单元 类型的选择及 主要设置
模 拟 压力 钢 管 ， 本文选用 Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ ６ ３单 元 。 因 为Ｓ ＨＥ Ｌ Ｌ ６ ３单 元 同时 具 有 模 拟 弯 曲 和膜 的 能 力 ，
可 以承受 平 面 内荷 载 以及 法 向 荷载 。单元 的 每个 节 点具 有 ６个 自由度 ： 即， 沿节 点坐标 系 ｘ、 Ｙ、 ｚ方