內壓管道
關注創建者：子巖 創建時間：2019-09-09
內壓管道的視頻教程
ANSYS纖維纏繞復合材料內壓管道分析
通過本案例的學習，熟悉ANSYS分析復合材料的一般方法和步驟；熟悉SHELL181單元分析層狀復合材料的技術，掌握SHELL181單元設置及截面定義方法；熟悉復合材料結果后處理，掌握提取每一層分析結果的方法。
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abaqus模擬跨越斷層的鋼制埋地管道響應數值模擬研究-輸油管道
復現論文為《跨越斷層的鋼制埋地管道響應數值模擬研究》，根據該模型，可從斷層位移量、管道內壓、管道徑厚比、管道腐蝕以及管道埋深等角度進行數值模擬，對輸油管道等生命線的力學失效機理進行研究:創新點及工作量足夠的情況下可發SCI三區或中文核心，以及相關碩士畢業論文，在教程中有一步步根據論文進行復現以及參數推導的過程，力求將論文講細講精。abaqus版本為2020
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跨斷層煤層開挖采空區受降雨影響發生斷層錯動及采空區塌陷對上部輸油管道的影響
復現論文為《跨越斷層的鋼制埋地管道響應數值模擬研究》，在此基礎上增加了煤層采空區對上部地層的影響，在降雨作用下，地質參數弱化導致采空區地層塌陷；根據該模型，可從斷層位移量、管道內壓、管道徑厚比、管道腐蝕以及管道埋深等角度進行數值模擬，對輸油管道等生命線的力學失效機理進行研究:創新點及工作量足夠的情況下可發SCI三區或中文核心，以及相關碩士畢業論文，在教程中有一步步根據論文進行復現以及參數推導的過程
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內壓管道的實例教程
圖2 管道復雜應力磁導率曲線
2 輸油氣管道磁力學模型仿真分析
本文采用MATLAB的COMSOL Multiphysics工具箱進行建模，通過內部嵌入的CAD建模工具直接在軟件中建立輸油氣管道模型，設置管道外壁直徑為508 mm、管壁厚度為10 mm、拉伸管道長度為600mm的三維空間管道模型，如圖3所示。管道模型建立完成之后進入物理場模式，添加仿真模擬所需要的電磁場和力學接口，對輸油氣管道進行靜態和低頻系統中磁場的計算，將物理場設置為管道瞬態問題的研究。先用四邊形單元格類型對管道模型的邊界面進行剖分，沿著選取面的路徑對其進行掃掠直至完成整個管道壁的剖分，對建立的管道模型設置條件約束后進行網格劃分。按照如上步驟完成輸油氣管道磁力學實驗的模型建立，對輸油氣管道添加不同大小的內壓荷載，通過有限元仿真模擬軟件中自帶的計算求解過程和后處理功能，計算得出不同環境下輸油氣管道壁上磁信號的分布情況，對實驗結果進行分析，得出輸油氣管道磁通量信號隨復雜應力的變化規律。
圖3 管道模型建立
2.1 內壓作用下的復雜應力
將輸油氣管道在介質內壓荷載作用下各個方向上的復雜應力進行分解，根據管道應力分析理論，當管道受內壓荷載作用時，在輸油氣管道環向產生的應力為：
式中：σn為輸油氣管道環向產生的應力，MPa;P為管道受內壓荷載，MPa;D為輸油氣管道外徑，mm;t為管道壁厚，mm。
對輸油氣管道軸向應力進行研究，其大小為環向應力的一半，與內壓的關系為：
輸油氣管道壁所承受的內壓荷載對應的復雜應力值見表1。
展開 在本案例中，模具與管道接觸部分采用邊控制局部加密的剖分策略。
圖6 模型網格
4）部件接觸關系定義
設置管道外壁與模具之間的接觸，接觸類型為無摩擦。Simdroid提供無摩擦、庫倫摩擦、無分離等多種接觸類型，滿足工程應用需要。
圖7 接觸關系
5）分析步設置
為模擬液壓脹形的整個過程，設置兩個通用靜力學分析步。在step-1中，固定模具和管道，在管道內壁施加內壓，使管道產生膨脹變形；在step-2中，增大管道內壁的內壓值，固定最下方的模具，上方的三個模具向下移動至模具間緊密貼合，產生擠壓效果（參考圖2）。Simdroid隱式結構分析模塊提供了多種分析步類型，滿足工程應用需要。
圖8 分析步設置
6）載荷與邊界條件定義
如前所述，step-1中在管道內壁施加內壓，step-2中增大內壓值，設置如下。
圖9 內壓載荷定義
在本案例中step-2使用到位移加載，因此在邊界條件定義時，不同分析步中設置不同的位移邊界條件。
圖10 邊界條件定義（以最上方模具為例）
7）參數定義與關聯
仿真APP封裝需要基于參數化仿真模型。在本案例中，將結構尺寸和內壓值作為參數，并在模型中進行參數關聯。
圖11 參數定義與關聯
8）結果后處理
Simdroid具備完善的結果后處理顯示功能。在本案例中，可以通過云圖查看結構的成形過程、應力應變分布。
展開 在ABAQUS中做管道內壓爆炸CEL模擬，采用vumat進行子程序定義
當管道為單層網格時，流固耦合效果好。當管道為多層網格時，采用abaqus自帶的材料及損傷可以實現模擬，使用vumat進行模擬流固耦合效果就很差（內部氣體漏氣、等效塑性應變分布不正確、計算迭代等），這是什么原因
管道是現代工業的血管，聯通生產各環節，時刻輸送著水、蒸汽、石油、天然氣等各種原料和產品。
在傳統管道設計中，工程師靠經驗公式、查閱手冊和簡單計算就能完成。但隨著管道系統越來越復雜，其所承受的工況也越來越嚴苛。傳統方法已難以評估管道在復雜荷載下的應力分布、變形情況以及潛在的失效風險。
此時，有限元分析（FEA）軟件就成為了管道設計必不可少的工具。
AIPIPE是由天洑軟件自主研發的一款智能管道設計軟件，將有限元算法與管道行業深度融合，主要功能對標美國CAESAR II軟件。
面向能源電力、石油化工、核電水利等領域的管網系統，AIPIPE集成建模、前處理、應力/模態分析和結果處理功能，協助工程師快速校核管道強度。
AIPIPE 內置豐富的管道數據庫，包括常用元件的管道管件庫、包含700多種物理特性和基于規范的許用應力材料庫、可變彈簧庫和恒力彈簧庫、保溫數據庫以及自定義數據庫。
同時，AIPIPE具有豐富的CAD和CAE接口，可輸入包括cii, .pcf, .inp, .cdb等格式的數據。
AIPIPE支持豐富的載荷類型，包括管道內壓、重力、集中載荷等。用戶拖拽不同類型載荷即可完成工況組合的編輯和修改，軟件可對所有工況（包括偶然工況）進行自動組合計算，無需再進行繁瑣的工況編輯。
AIPIPE支持 ASME 標準材料庫，包括ASME B31.1和ASME B31.3。自發布以來，AIPIPE在建筑設計、特種設備、發電站、化工、半導體和低溫設備等領域得到廣泛應用。
軟件支持中英文雙語界面一鍵切換，更符合國內工程師操作習慣。同時，軟件功能性能全面滿足國家《特種設備生產和充裝單位許可規則》（TSG 07—2019），助力相關單位獲得壓力管道設計資質。
展開 結構斷裂力學與裂紋擴展壽命計算專題培訓
14個實例模型課程中人手一機操作指導
案例01、高壓輸氣管道內壓作用下的表面橢圓裂紋應力強度因子計算
案例02、壓力容器表面任意形狀裂紋的J積分計算
案例03、含V形缺口三點彎曲能量釋放率計算
案例04、三點彎曲PMMA半圓板T應力計算
案例05、軸對稱結構表面裂紋的材料構型力計算
案例06、中心裂紋拉伸作用蠕變過程中的C*積分計算
案例07、基于VCCT技術的粘膠脫粘過程數值計算
案例08、涂層-基體界面裂紋擴展計算
案例09、產品的跌落沖擊連接界面失效計算方法
案例10、三點彎曲平面模型裂紋擴展計算
案例11、三維平板邊裂紋的裂紋擴展計算
案例12、周期對稱循環載荷作用下的裂紋擴展壽命計算
案例13、T型焊接件焊縫表面裂紋的熱-結構耦合應力強度因子計算
案例14、復合材料的分層裂紋擴展
課程差異化
1、專注CAE仿真計算，17年大量的工程案例積累
2、6000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成的版權課程體系
3、有自己的超算中心，有豐富的項目案例庫
專家團隊
團隊12年專注CAE技術工程應用方法，為客戶提供系統的產品質量提升和優化的技術方案，具備上百例的工程問題解決經驗，熟悉CAE技術應用過程中的難點與關鍵點，團隊提供有價值的CAE技術服務。
課程大綱
時間地點
2018年11月23日-2018年11月26日 南京（第一天報道，上課三天）
培訓費用
3980元/人,住宿可統一安排，費用自理。
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內壓管道的最新內容
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該工藝的原理是在金屬管道內部施加內壓，使管道徑向膨脹，在模具擠壓和內壓整體作用下，形成波紋狀結構。此過程中，管道胚料產生較大程度的塑性變形，成形后會存在殘余應力。另外，工藝中的一些關鍵參數，如內壓幅值、模具尺寸等，也會影響波紋管的最終成形質量。目前，工業界通常通過經驗或試驗來確定這些參數，成本高、周期長，且難以達到最優參數組合。
圖3 管道模型建立
2.1 內壓作用下的復雜應力
將輸油氣管道在介質內壓荷載作用下各個方向上的復雜應力進行分解，根據管道應力分析理論，當管道受內壓荷載作用時，在輸油氣管道環向產生的應力為：
式中：σn為輸油氣管道環向產生的應力，MPa;P為管道受內壓荷載，MPa;D為輸油氣管道外徑，mm;t為管道壁厚，mm。
3）網格尺寸及載荷輸入
如圖所示，該界面為網格及載荷輸入，其中各對話框右側為輸入參數說明及單位，下方load map為參數示意圖，此頁依次可輸入，管道網格尺寸、泥土網格尺寸、管道內壓、車輛施加壓強。
知識點│電磁閥保養維護注意事項
①先導式電磁閥，要檢查管道內壓差是否太小，壓差太小電磁閥就不能正常工作，在這種情況下，就需選用直動式電磁閥。
而壓差太大，遠遠超過電磁閥的設計值，也無法正常工作，就應選用高壓電磁閥了。
②電磁閥一般都是水平安裝，如果椒側裝的話，有可能造成閥門關閉不嚴，即內漏，因盡量避免側裝。
電磁閥保養維修
注意事項一
先導式電磁閥，要檢查管道內壓差是否太小，壓差太小電磁閥就不能正常工作，在這種情況下，就需選用直動式電磁閥。而壓差太大，遠遠超過電磁閥的設計值，也無法正常工作，就應選用高壓電磁閥了。
結構斷裂力學與裂紋擴展壽命計算專題培訓
14個實例模型課程中人手一機操作指導
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案例04、三點彎曲PMMA半圓板T應力計算
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案例06、中心裂紋拉伸作用蠕變過程中的
