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《北京化工大学》 2003年
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管道和支耳的三维有限元分析

黄炳臣  
【摘要】:在石化企业中,立式管道是经常存在的,并且管道的直径和管道 的长度是相当大的。因此,为了减小管道附属设备上的应力,常常在 管道上焊接一种承重性的支耳,这样便会在管道上形成一个新的应力 集中区域。 本文采用有限元方法,应用有限元程序 ANSYS,建立起管道和支 耳的有限元模型,模拟出管道和支耳在承受自身重力载荷和管道中流 体自重载荷情况下的载荷情况,指出了管道和支耳上各个应力分量的 分布情况及分布规律,讨论了管道的壁厚、支耳的壁厚以及支耳的外 径尺寸等因素的变化对管道和支耳上应力分布情况的影响,并给出了 管道和支耳上最大第一主应力和最大应力强度随各种几何尺寸的变化 规律。 分析了管道上采用中间开圆孔的补强板后,管道内外壁上上应力 分布的变化。讨论了补强板外径和厚度的变化对提高管道强度的影响, 给出了管道上最大第一主应力和最大应力强度随补强板几何尺寸的变 化规律。并比较了中间开孔和中间不开孔两种补强板对管道补强效果 的优劣。 研究了管道和支耳在存在保温的情况下,考虑它们跟外界之间存 在自然对流的条件下管道和支耳的温度场分布情况,以及由此而产生 V WP=5 北京化工大学硕士学位论文 的温差应力的分布情况。比较了支耳存在保温与否对管道和支耳上应 力分布状况的影响,并指出了外界温度变化对其应力分布的影响,给 出了这种影响的规律。 对于在本研究中出现的一些实际问题,诸如有限元网格的形状和 疏密对计算精度的影响、管道和支耳交接位置应力集中区域的应力值 收敛问题、焊缝存在与否对计算结果的影响、以及焊接时焊透与否对 管道和支耳上应力分布的影响进行研究,并给出了相应的分布规律。 列出了常用管道和支耳的配合表,供设计使用。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TQ05

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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