引論：我們?yōu)槟砹?篇分析石化設(shè)計中管道應(yīng)力軟件的應(yīng)用力范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

1.管道應(yīng)力簡介

為研究并有效控制管道的強度及剛度破壞，就產(chǎn)生了應(yīng)力這一概念。材料因為外界因素而出現(xiàn)變形現(xiàn)象時，會在材料內(nèi)部各部分之間形成一種相互作用的內(nèi)力，進而對這種外因作用形成有效的沖擊，這種內(nèi)力旨在使材料由變形后的位置恢復(fù)到變形前的狀態(tài)，而應(yīng)力系指截面某一點單位面積上的內(nèi)力。鑒于此，管道應(yīng)力的影響因素并不包括管子及其構(gòu)件的實際規(guī)格、壁厚，可是，外部荷載的因素使得材料所形成的應(yīng)力超過材料強度標準，也就意味著管子及其構(gòu)件極有可能會出現(xiàn)強度破壞的故障。

1.1管道分類

管道在壓力荷載、機械荷載與熱負荷等影響下，整個管路或某些區(qū)域會形成不同的應(yīng)力，鑒于此，管道上的應(yīng)力，通常包括下面三類：（1）一次應(yīng)力：因為外加荷載的影響為形成的應(yīng)力，其本身和外力處于平衡狀態(tài)。（2）二次應(yīng)力：因為變形被約束，進而形成的正應(yīng)力或是剪應(yīng)力，并不會直接和外力處于平衡狀態(tài)。（3）峰值應(yīng)力：因為荷載或是結(jié)構(gòu)形狀所產(chǎn)生的局部突變，進而形成的局部應(yīng)力集中的較高應(yīng)力值。

1.2管道應(yīng)力分析目的

管道應(yīng)力分析旨在將管道的強度、剛度及振動等難題妥善處理，運用科學(xué)的方式，有效布置、安裝、配置管道，基本要求包括下面幾點：（1）保障管道系統(tǒng)設(shè)計安全性管道安全性能的總體要求涵蓋了耐壓強度、耐腐蝕性及密封性。（2）保障裝置運行的安全性要是管道布置存在安全隱患，就會導(dǎo)致整個裝置運行過程中存在極大的風(fēng)險，還會存在各種應(yīng)力難題。例如，在溫度變化的條件下，管道會形成過大的熱應(yīng)力，進而引發(fā)下列問題：設(shè)備管口被拉壞或是頂壞的風(fēng)險增加，各管件連接處被破壞，甚至?xí)?dǎo)致燃燒或是爆炸的嚴重事故。此外，要是動力設(shè)備，如果震源的激振和管系固有頻率一致，整個裝置系統(tǒng)就會產(chǎn)生共振的現(xiàn)象，這時候，設(shè)備及其相連的建筑物就會被嚴重損壞。

2.需要進行詳細應(yīng)力分析管道的確定方法

分析管道應(yīng)力的時候，一定要針對具體管道進行應(yīng)力分析，因為不必要分析全部管道的應(yīng)力。但若沒有分析需要進行詳細應(yīng)力分析的管道，就會使得整個裝置運行的安全隱患較大。鑒于此，針對具體的管道進行詳細應(yīng)力分析尤為重要，而管徑、溫度以及所連接的器材是管道需不需要應(yīng)力分析的主要判斷依據(jù)是：要是管徑相對較大、溫度較高，或是與管道相連的設(shè)備在整個系統(tǒng)中非常重要的話，詳細應(yīng)力分析的操作是必不可少的。此外，管內(nèi)介質(zhì)、配管規(guī)范性及配管設(shè)計師的技能同樣會影響需要詳細應(yīng)力分析管道的范圍。鑒于此，各個領(lǐng)域、各個工程單位，甚至不同項目在類型不一致的管道，其應(yīng)力分析的范圍及相關(guān)規(guī)定同樣是不同的。本文深入分析石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范（SH/T3041—2002）中的相關(guān)規(guī)定。

2.1管道柔性設(shè)計分析方法

管道柔性設(shè)計方法：簡化分析方法、計算機分析方法。一定要分析管道相連裝置種類、管道操作溫度、公稱直徑等，運用的分析方法。

2.2管道柔性設(shè)計中的計算機分析方法

此種分析方法的適用情況主要包括下面幾種：管道運行溫度-50~400℃；連接加熱爐、反應(yīng)器或是汽輪機、蒸汽發(fā)生器的管道；與離心泵、離心壓縮機往復(fù)式壓縮機相連的管道；管口需要施加特殊受力的。運用柔性設(shè)計中的計算機分析方法，應(yīng)該預(yù)先運用簡化分析的方式，然后針對具體的管道開展詳細分析的操作。

2.3可不進行柔性設(shè)計的管道

不需要進行柔性設(shè)計的管道：柔性較大的管道；對直徑、壁厚一致，沒有支管裝置，兩端處于固定狀態(tài)，不被中間所限制，滿足SH/T3041—2002的，并且不失極度危害或者高度危害介質(zhì)類型的管道。

3.CaesarⅡ的理論基礎(chǔ)以及應(yīng)用范圍

在工程施工過程中，受力點的應(yīng)力狀態(tài)均具備一定的復(fù)雜性，因此，這種狀態(tài)下所進行的材料試驗，相對于單向拉伸而言，其操作難度更大。因此，在表述具體問題的時候，一般會選擇強度理論闡述的方式。強度理論其實就是圍繞實驗結(jié)果，聯(lián)系縝密的推理及判斷，設(shè)定存在一定邏輯性的假說。按照材料來劃分的話，包括流動破壞與斷裂破壞這兩種破壞形式，而強度理論包括下面四種：較大拉應(yīng)力理論、較大伸長線應(yīng)變理論、較大剪應(yīng)力理論、形狀改變比能理論，分別對應(yīng)的是及時至第四強度理論。由于第三強度理論形式相對簡單，也不存在概念模糊的缺點，在二向應(yīng)力存在的情況下，根據(jù)第三強度理論得到安全性較高的理論結(jié)果，這也是其在工程中得到普及的重要原因。CaesarⅡ軟件其實就屬于一種梁單元模型，并且在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)了有限元分析方式，其剛性件就屬于一種典型的假定單元模型，變形的問題不會在局部產(chǎn)生。CaesarⅡ能夠在大型管系、鋼結(jié)構(gòu)分析中非常適用，其數(shù)據(jù)庫中存在ASMEB31系列與國際標準，進而使得應(yīng)力校核趨于規(guī)范化、合理化，并且性及可行性較高，當(dāng)然，其中的API、WRC、NEMA等也是非常關(guān)鍵的，可以使得敏感設(shè)備、動設(shè)備受力校核的合理性得到強化。

4.管道應(yīng)力分析的程序

4.1接收三維圖

要是已經(jīng)獲得相關(guān)指令，得知應(yīng)該進行詳細分析，就可以基于此，編制詳細應(yīng)力分析管道表。然后，負責(zé)此項目的配管工程師就能夠開始設(shè)計并且規(guī)劃，繪制科學(xué)、可行的三維圖，下面是配管工程師應(yīng)該提交到應(yīng)力工程師處的內(nèi)容：（1）管徑、壁厚改變點；（2）管道外載荷位置；（3）保溫材料改變點及保溫厚度；（4）對分析結(jié)果關(guān)心的位置。（5）管道的設(shè)計溫度、設(shè)計壓力與相應(yīng)的改變位置；（6）管道約束點、支吊架點與給定位移處；（7）管道材料改變點；

4.2模型的建立

建立模型其實就是將需要開展分析操作的力學(xué)模型，按照特定規(guī)范，使得力學(xué)模型更加具體化，設(shè)計成可以機算的數(shù)學(xué)模型：（1）導(dǎo)入各項單元數(shù)據(jù)；（2）將管系轉(zhuǎn)化成節(jié)點相連的單元；（3）邊界范圍。Caesar所構(gòu)建的人機對話界面非常完善，這就使得錄入操作更加便捷，并且能夠完成初步的錯誤檢查，這就能夠使得輸入效率得到極大的強化。CaesarⅡ能夠完成各項動力分析，包括地展譜剖析、時間歷程剖析等。要想計算程序得到簡化，同樣能夠運用靜態(tài)等效分析的方式來進行地震分析等動態(tài)分析。在實際運用的過程中，分析不同管系的時候，應(yīng)該做到下面幾點：（1）通常來說，修改程序的背景溫度應(yīng)該控制在21.1℃。當(dāng)然，不同項目所處的地理環(huán)境不同，所以溫度肯定也不同，因此一定要有機結(jié)合項目的具體狀況，統(tǒng)一規(guī)定并且修訂相應(yīng)的內(nèi)容；（2）導(dǎo)入彎頭單元。程序中彎頭的曲率半徑一般是1.5D，有的時候能夠手動導(dǎo)入；（3）導(dǎo)入剛性單元。剛性單元的范圍包括管道上的閥門、法蘭、小型在線設(shè)施等；（4）邊界范圍的劃定。其中就涵蓋了位移邊界條件、力邊界條件及彈簧邊界條件，運用Caesar工具能夠進行彈簧計算及人工校核彈簧；（5）工況的組合。程序能夠顯示推薦工況的實際性能，但是載荷與均布載荷并未集中到工況組合，還需要借助人工操作完成這些信息的加入。

5.結(jié)束語

在整個石油化工裝置中的管道設(shè)計過程中，管道系統(tǒng)運行安全性的主要影響因素就是管道的應(yīng)力分析。而CaesarⅡ的應(yīng)用，能夠有效促進管道應(yīng)力分析質(zhì)量及水平的提升，并且有效提升管道系統(tǒng)的整體質(zhì)量及水平。但是CaesarⅡ還存在一些不足，因此，應(yīng)該在實踐過程中，不斷優(yōu)化完善此軟件，進而有效提升整個系統(tǒng)運行的安全性及質(zhì)量。