[发明专利]一种用于工程实际问题的管道应力评定的辅助图形方法有效

专利信息
申请号: 201210521222.9 申请日: 2012-12-06
公开(公告)号: CN103020442A 公开(公告)日: 2013-04-03
发明(设计)人: 刘树斌 申请(专利权)人: 中国核电工程有限公司
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00
代理公司: 北京天悦专利代理事务所(普通合伙) 11311 代理人: 田明;任晓航
地址: 100840 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 工程 实际问题 管道 应力 评定 辅助 图形 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及管道应力分析计算技术,具体涉及一种用于工程实际问题的管道应力评定的辅助图形方法。

背景技术

目前的管道计算通常都采用有限单元法用梁单元计算完成,其应力输出方法很多。但管道计算的结果与一般有限元应力结果不同,主要区别在于管道计算的规范规定决定了其计算应力不是均匀分布的。见下面计算公式:

SSL=PD04tn+0.75iMAZSh]]>

这只是一个计算公式,实际工程中的计算公式很多,但其形式基本一致。等号右端两项分别是内压引起的应力和管道弯矩引起的应力,MA是弯矩,Z是截面系数,i是应力集中系数,它与焊接类型或管道部件有关,对于角焊缝规范规定其值等于2.1。规范还规定0.75*i要大于1.0。因为这个原因通用的有限单元法程序无法快速、完整的处理工程管道问题。公式中P为内压,DO为管道外径,tn为壁厚,Sh是许用应力。

目前的管道专用程序可以显示各种图形,其结果也是最终计算应力,或者计算应力与许用应力的比值。对于考虑与不考虑应力集中的结果,即系数i的影响,目前没有适用的方法将其显示出来。程序用户无法对管道内的应力有深刻的理解,从而在解决管道应力问题时,对问题的认识作到快速、准确、有效比较困难。

现在的计算机速度和容量对于管道题目都不再是问题,可以把计算单元划分的非常细,由此可以看到一些以前看不到的情况。因而还可以得到一些更加深入的信息内容。

下面先对计算过程中的各种数据给与介绍。程序直接计算出的是没有考虑应力集中的结果,称之为名义应力,乘以应力集中系数后得到的是实际应力。实际应力等于名义应力乘以应力集中系数,如下:

Sr=Sc*i

而工程中关心的计算结果是计算应力与许用应力的比值,通常规范中规定的评定条件是:

Sr<Sa  或R0=Sr/Sa<1.0

其中,

Sr是考虑了应力集中后的真实应力;

Sc是名义应力或管道程序中间的计算应力;

i为应力集中系数;

Sa是给定的许用应力值;

R0是评定应力比,即计算得到的真实应力Sr与许用值Sa的比值。

再定义R1=Sc/Sa    R2=R0-R1

R1是名义应力比,即计算得到的名义应力Sc与许用值Sa的比值;

R2是应力比差值,即考虑应力集中与不考虑应力集中的应力比的差值。

发明内容

本发明的目的是针对工程实际情况,提供一种管道应力评定的辅助图形方法,为用户提供更多的更有深度的计算信息内容输出,帮助用户对计算结果有更加深入的理解。

本发明的技术方案如下:一种用于工程实际问题的管道应力评定的辅助图形方法,包括如下步骤:

(1)将管道在长度方向上进行精细划分,得到若干个计算结点;

(2)对每个结点进行有限元计算和应力计算,计算中区分没有乘以应力集中系数的应力值Sc以及乘以应力集中系数后的实际应力值Sr;

(3)计算没有乘以应力集中系数的名义应力比R1=Sc/Sa,以及乘以应力集中系数后的评定应力比R0=Sr/Sa,其中,Sa为给定的许用应力;得到考虑应力集中与不考虑应力集中的应力比的差值R2=R0-R1;

(4)采用二维或三维图形显示的方式分别显示名义应力比R1和应力比的差值R2。

进一步,如上所述的用于工程实际问题的管道应力评定的辅助图形方法,步骤(1)中将管道在长度方向上划分时,结点的间隔小于等于1mm。

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