ansys管道應力分析的案例
管道應力分析規范更新影響ASME B31.3 應力范圍及其對管道設計的影響
B31.3 附錄 W 規則引用了更復雜的 ASME 第 VIII 部分，Div 2 焊接疲勞曲線（因為 B31 參考方程是環向對接焊縫），但產生的斜率和平均曲線與 “Markl 疲勞方法和 ASME 管道應力強化因子的實驗評估”以及上面的公式 3。
準確確定高循環管道系統中的許用應力
斜率從 5 更改為 3，正確降低了許用應力，并消除了循環次數超過 40,000 次的循環管道系統的不保守性質。
應力范圍系數的更改基于“Markl 疲勞方法和 ASME 管道應力強化系數的實驗評估”論文，該論文通過 Paulin 研究小組實驗室使用懸臂梁和非加固預制三通進行的大量疲勞測試進行了驗證。 目的是確定更廣泛的循環范圍以建立更好的曲線擬合。 結果表明曲線的斜率與 A.R.C. 的斜率不同。 馬克最初是通過疲勞測試在他的發現中做出預測的。
圖 2： 環焊縫與 Markl 曲線之間的平均曲線比較
因此，確定了最佳曲線擬合，并表明應力范圍曲線擬合應為 Sf = 2330N-0.335，以獲得最準確的許用應力預測。 這些更新的斜率進一步符合 ASME 第 VIII 部分第 2 部分第 5 部分焊接疲勞曲線以及世界各地使用的大多數其他焊接疲勞曲線。
START管道應力分析軟件和Nozzle FEM局部應力軟件和 B31 一致
START 管道應力分析軟件和Nozzle FEM局部應力分析軟件解決方案實施了 2022 年 B31.3 版本規范中現已發布的斜率更改，用戶可以在 ASME B31.3 和 ASME B31.1 的各種管道規范版本之間切換 。
展開 管道的熱固耦合計算及管道熱應力分析!
右鍵單擊Solution 插入總變形和應力。單擊solve 進行求解。
圖25 結構靜力學計算中導入溫度
圖26 溫度對管道造成的應力
圖27 溫度導致管道的變形
來源：百度文庫
熱應力專題 | 間接法熱應力分析-以保溫管道為例
導讀：利用間接法計算熱應力，首先進行熱分析，然后將求得的節點溫度作為體載荷施加在結構應力分析中。熱分析可以是瞬態的，也可以是穩態的，當熱分析是瞬態時，需要找到溫度梯度最大的時間點，并將該時間點的結構溫度場作為體載荷施加到結構上。
由于間接法可以使用所有熱分析和結構分析的功能，所以對大多數情況都推薦使用該方法。
一、問題描述
某液體管路內部通有液體，外部包有保溫層，保溫層與空氣接觸，圖中尺寸單位mm。已知管路由鑄鐵制造，其導熱系數為70 W/(m·℃)，彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3，熱膨脹系數為1.2×10-5 /℃；保溫層的導熱系數為0.02 W/(m·℃)，彈性模量為20 GPa，泊松比為0.4，熱膨脹系數為1.2×10-5 /℃；管路內液體壓力0.3 MPa，溫度為70 ℃，對流換熱系數為1 W/(m2·℃)；空氣溫度為-40 ℃，對流換熱系數為0.5 W/(m2·℃)。試分析管路內熱應力情況。
問題分析：根據結構的對稱性，采用軸對稱單元計算。軸對稱模型在第一象限建模，對稱軸是Y軸，XYZ分別表示徑向、軸向和周向（環向）。熱分析用PLANE77熱單元，結構應力分析用PLANE183單元。
計算結果：有保溫層，熱分析后管道的溫度為45.1℃。內壓與溫差作用下，應力見各向應力云圖、第三強度和第四強度相當應力云圖。
展開 熱應力專題 | 間接法熱應力分析-以保溫管道為例
導讀：利用間接法計算熱應力，首先進行熱分析，然后將求得的節點溫度作為體載荷施加在結構應力分析中。熱分析可以是瞬態的，也可以是穩態的，當熱分析是瞬態時，需要找到溫度梯度最大的時間點，并將該時間點的結構溫度場作為體載荷施加到結構上。
由于間接法可以使用所有熱分析和結構分析的功能，所以對大多數情況都推薦使用該方法。
一、問題描述
某液體管路內部通有液體，外部包有保溫層，保溫層與空氣接觸，圖中尺寸單位mm。已知管路由鑄鐵制造，其導熱系數為70 W/(m·℃)，彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3，熱膨脹系數為1.2×10-5 /℃；保溫層的導熱系數為0.02 W/(m·℃)，彈性模量為20 GPa，泊松比為0.4，熱膨脹系數為1.2×10-5 /℃；管路內液體壓力0.3 MPa，溫度為70 ℃，對流換熱系數為1 W/(m2·℃)；空氣溫度為-40 ℃，對流換熱系數為0.5 W/(m2·℃)。試分析管路內熱應力情況。
問題分析：根據結構的對稱性，采用軸對稱單元計算。軸對稱模型在第一象限建模，對稱軸是Y軸，XYZ分別表示徑向、軸向和周向（環向）。熱分析用PLANE77熱單元，結構應力分析用PLANE183單元。
計算結果：有保溫層，熱分析后管道的溫度為45.1℃。內壓與溫差作用下，應力見各向應力云圖、第三強度和第四強度相當應力云圖。
展開 
ANSYS計算土壤中管道溫度應力算例
* 靜力分析
ANTYPE,0
!* 對稱邊界條件
lsel,s,,,1,
lsel,a,,,4,
lsel,a,,,8,
lsel,a,,,14,
nsll,s,1
d,all,UX,0
!* 四周土體約束
lsel,s,,,9,10,
lsel,a,,,12,
nsll,s,1
d,all,all,
lsel,s,,,2,3
nsll,s,1
!* 在管道內表面施加溫度荷載200攝氏度
BF,ALL,TEMP,200
!* 建立所有屬于管道單元的節點選擇集
allsel,all
asel,s,,,1,2
nsla,s,1
cm,N_Area,Node
!* 建立所有管道外表面節點選擇集
lsel,s,,,1,6,
nsll,s,1
cm,N_Line,Node
!* 將管道中所有節點排除表面節點得到管道的內部節點
cmsel,s,N_Area,Node
cmsel,u,N_Line,Node
!* 在所有內部節點上時間100攝氏度的溫度荷載
BF,all,TEMP,100
allsel,all
!* 求解
solve
!*
FINISH
/POST1
!* 得到管道及周圍土體變形圖
SET,LAST
PLDISP,2
/AUTO, 1
/REP
展開 學習 CAESAR II：完整的管道應力分析課程 ￥8
<p>MP4 |視頻：h264、1280×720 |音頻：AAC，44.1 KHz，2</p><p>通道 類型：在線學習 |語言：英語 + srt |持續時間： 35 講座 （4h 40m） |大小： 2.72 GB</p><p>了解您需要了解的有關使用 CAESAR II 軟件進行管道應力分析的所有信息，從初學者到專家 – 2022</p><p><strong>您將學</strong></p><p>到什么 管道應力分析</p><p>的基礎知識 根據 ASME 規范</p><p>，管道系統上的載荷類型、應力和載荷組合 ASME 規范對管道應力分析</p><p>的要求 管道支撐的類型[剛性支撐、可變支撐、吊架...等等] 如何使用 CAESAR II 軟件創建任何管道 3D 模型</p><p>如何添加和定義不同的管道配件，例如彎頭、三通、法蘭、閥門、膨脹波紋管......等</p><p>如何在CAESAR II軟件</p><p>中模擬泵和容器噴嘴 如何解釋應力分析輸出并優化支撐設計</p><p>如何將系統應力和變形與代碼允許的限制進行比較</p><p><strong>要求</strong></p><p>無需經驗，您將學習您需要知道的一切</p><p><strong>描述</strong></p><p>本課程非常適合任何有興趣開始管道應力分析職業生涯但被許多雜亂無章的信息所淹沒并且不知道從哪里開始的工程師。</p><p>本課程旨在指導您從零開始完成管道應力分析過程，直到能夠理解管道等距圖紙，創建完整的3D分析模型，選擇支撐類型和位置，檢查代碼要求并完成設計圖紙/報告。
展開 管道熱應力分析-
運輸管道在埋入地下時，因為土壤溫度的變化，會在管道內部形成熱應力。當管道為直管道時，管道內部的熱應力沿著管道的軸向方向，不會在豎直方向上產生作用力。而當管道存在彎曲時，彎曲部位管道內部的熱應力可分解為豎直分量和水平分量。工程上，由于加工、運輸和安裝等，使管道內部產生一定的彎曲，而安裝時彎曲部位的管道向上安裝。因此，在管道受到熱膨脹時，管道熱膨脹產生向上豎直的作用力，隨著溫度的提高，管道內部熱膨脹產生的豎直向上的作用力逐漸增加，由此可能使管道產生彎曲。本文利用余弦函數描述彎曲的管道模型，建立了管道隨溫度變化的位移以及變形情況。
一、模型的建立
管道的模型，如下圖1所示，中間部位管道模型的數學表達式為:
V0=L0×COS（X/2π）
單元采用梁單元Beam188單元，beam188單元是二節點三維線性梁單元，當keyopt（1）=1時，會具有第7個自由度—翹曲量。Beam188單元能夠用于線性分析、大偏轉、大應力的非線性分析。Beam188單元包含應力剛度，在默認情況下，在某些分析中由NLGEOM=ON。
圖1 有限元模型
二、模型的加載和求解控制
求解時，固定beam188梁單元的兩邊，給模型施加相應的溫度載荷。在求解的過程中，打開大變形選項，同時采用子載荷步的方式加載溫度。
三、模型的變形和應力
圖2 中心節點位移隨溫度的變化曲線
如圖2所示為我們求得的梁中心節點的位移隨溫度的變化曲線。可知，隨著溫度的增加，中間節點的位移先緩慢增加，繼而快速增加，最后緩慢增加。相應位移的變化效果圖如下圖所示。
展開 Intergraph CAESAR II 2018管道應力分析
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CAESAR.II.2017.v9.0.SPLM2012.Win32_64-ISO 1DVD
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展開 基于WB管道應力疲勞分析及對比
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管道從安裝調試至投入使用期間，長期受到管道內部液體的循環作用力，會造成連接管道的螺栓發生疲勞破壞，造成管道漏液的危險情況 。管道在輸送液體時，連接管道的螺栓承受脈動循環載荷，主要受到了疲勞作用。通過實驗的方法很難準確檢測結構疲勞，因此工程上常用有限元計算來預估結構疲勞。有限元計算耗時少、效率高、節約成本，并且可以準確找到結構在受到循環載荷作用時的最薄弱位置。
管道的穩定性應力分析及解決方案
垂直立柱受壓，他的主要問題就是承受壓應力的穩定性問題，他的截面和長度（長細比）和他中間的導向架決定了他的抗壓能力；但橫梁和斜撐，以及所有節點不是受拉，就是受彎或受剪力和扭矩，都是強度問題。
針對管道，我們如何區別強度問題和穩定性問題？
1、破壞形式不同。強度破壞是承壓問題，承重跨度問題，溫度導致熱脹管道柔性問題。這些問題主要導致管道垮塌，爆裂和疲勞壽命縮短產生裂紋破壞等。
管道穩定破壞是結構問題，是管道形狀維持不住，整體失穩導致管道左右擺龍，干擾附近管道和擋土墻；局部失穩一旦發生，就會進入塑性大變形，這時管道已經從失穩進入破壞形狀后的塑性變形，導致通流通道縮小，管道產生應力從壓應力變成彎拉和壓應力，嚴重會導致管道斷裂，否則應力水平高會誘發應力腐蝕，加速管道腐蝕減薄作用。
2、分析方法不同：管道強度問題，都是按應力分類法，進行載荷分類，獲得規范應力，依據強度原則進行比較控制應力水平。主要是控制承壓壁厚，一次應力（壓力+重量載荷引發），二次應力（溫度引發變形導致），以及偶然應力控制（偶然載荷引發）。穩定性都是全載荷（重量+壓力+溫度）共同作用，長直管道主要是軸力和導向約束，埋深；折角位置，主要是軸應力+彎應力（一側拉，一側壓）；局部失穩，主要是檢查軸力，埋深和徑厚比的關系。
3、判斷原則不同：強度問題都是進基于許用應力控制，承壓和承重都是用一倍許用應力來控制；溫度產生彎矩作用在彎頭和三通處，產生疲勞破壞，通過安定性原則或疲勞曲線來控制許用應力。而穩定性是通過臨界許用壓應力來控制的。臨界許用壓應力大小是管道幾何結構和臨近約束條件決定的。
展開 2020 年和 2022 年 ASME B31.1動力管道應力分析規范更新摘要
其他 ASCE 7 注意事項
盡管每個人在使用 ASCE 7 中的載荷時往往都有自己的風和地震方法，但我們認為重要的是要注意 2022 B31 及更早版本被視為 ASD（允許應力設計）解決方案。 ASCE 7 中的負載可用于 ASD 和 LRFD（負載和阻力系數設計）解決方案。 LRFD 求解載荷比 ASD 載荷高 1.4 倍，因此，在用于 LRFD 求解之前，應將管道應力程序中通過 LRFD 方法處理的壓力容器管口計算的風載荷增加 1.4 倍。
掌握最新動態，維護安全
2020 年和 2022 年 ASME B31.1 管道規范的更新給用于確定管道系統多向應力的方程帶來了重大變化。 這些更新反映了行業的進步，旨在提高安全性和可靠性。 在規范規定的當量應力方程中包含持續應力指數 (SSI) 和應力強化因子 (SIF) 可以實現更準確的計算。 此外，附錄 D 中關于利用 ASME B31J-2017 的規定提供了對三通點直徑和厚度比的進一步了解。 對于管道工程師和應力分析師來說，及時了解這些更新至關重要，以確保符合行業標準并保持管道系統的安全性和效率。 這些更新不僅確保符合行業標準，而且有助于管道系統的不斷改進，使其更安全、更高效，更好地滿足各行業不斷變化的需求。
隨著技術的進步和新挑戰的出現，B31 管道規范將不斷發展，塑造管道設計的未來并確保關鍵基礎設施的可靠性。 要了解有關 START和NozzeFEM 軟件中可用的最新規范變化及功能的更多信息，請立即單擊此處與專家聯系。
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RISE Structural Design使用Bentley創新技術執行甲醇廠管道應力和結構分析
本周案例分享：RISE Structural Design 使用創新技術執行甲醇廠的管道應力和結構分析
閱讀前溫馨提示：
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http://bentleysystems-cn.mikecrm.com/NaQXlb9
RISE Structural Design 使用創新技術執行甲醇廠的管道應力和結構分析： AutoPIPE 與 STAAD 集成，提高生產效率并保持項目進度
“只有 Bentley 的應用程序能為我們提供對管道和結構執行耦合分析所需的可靠性能。”
——RISE Structural Design,Inc. 技術顧問，Nobuaki Koremoto
在結構設計和管道分析方面經驗豐富
RISE Structural Design, Inc. 的總部位于日本東京，專門從事海外工廠、建筑和管道設計的結構設計與分析。該公司在地震診斷領域頗負盛名，基于在提供安全耐用的結構設計與管道分析方面積累的豐富經驗確定情況并制定方案。RISE 在日本一個甲醇廠負責管道應力分析項目，并對工廠熔爐附近的管道執行管道應力分析，熔爐溫度在 300 到 900 攝氏度之間。該公司負責提供準確的評估并降低鋼材的成本，其中面臨的一個挑戰是安裝彈簧支架，確保管道系統能夠靈活應對熔爐的極端溫度。在結構和管道等各設計團隊之間進行有效的協調對于避免延遲至關重要。
展開 管道對接2層焊，層間冷卻熔覆溫度場、應力場模擬分析
摘要
本文使用ANSYS workbench軟件對焊接過程進行焊接數值模擬，利用編程實現焊接模擬分析過程中的熱源加載和移動，利用2層生死單元模擬焊料熔化填充過程，得到焊接過程中的溫度場和應力場隨時間變化的分布情況，并對結果進行分析。
01
焊接件的物理模型
本文選取結構鋼材料進行管道焊接分析，管道內徑r=25mm，外徑R=30mm,上/下管道高度為50mm。熔覆層共有兩層，每層30個熔覆單元，每個熔覆單元弧度為360/30=12°。
展開 ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力管道的三維模型處理
2、學習螺栓連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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基于ANSYS的管道振動模態分析
在生產實踐中，管道的強烈振動會使管路附件尤其是管道的連接部位、管道與附件的連接部位和管道與支架的連接部位等處發生磨損松動，在振動所產生的交變應力作用下導致疲勞破壞，從而發生管線斷裂、介質外泄，甚至引起嚴重的生產事故，給生產和環境造成嚴重危害。因此，對出現強烈振動的管道，分析其產生原因并給出相應的減振措施，具有重大的經濟效益和社會效益。
本文以注水系統配注管線的劇烈振動為例，利用大型結構分析軟件ANSYS對管道進行建模并作出相應的模態分析。在得出低階情況下結構固有頻率和相應振型后與振動主頻率比較，從而判斷出在低階情況下結構固有頻率與振動主頻率處于共振區，因而引起強烈振動。為避免結構固有頻率和振動主頻率的共振，有效地減輕管道的振動，采取在合適的位置施加位移約束的方法進行消振，并給出了驗證。
一、管系簡介
該管線為注水系統配注管線，管線的局部布局如圖1所示，在ANSYS系統中為了計算方便將管線進行了簡化（如圖2），管線的彈性模量為206GPa，泊松比0.3。
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