北京化工大学：《过程装备成套技术》课程电子教案（PPT课件）第六章 管道设计（2/2）

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (1)载荷 管内介质产生的压力，管子质量（包括管内介质、 保温材料等)产生的均布载荷： 阀门、三通、法兰等管件质量产生的集中载荷、 管道支吊架产生的反力、力、地震产生的载荷； 管道温度变化热胀冷缩受约束产生的热载荷； 管道安装施工时部分尺寸误差产生的安装残余应 力，与管道连接的设备变位或其他原因的管端位移引 起管变形而产生的载荷等；

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (1) 载荷 管内介质产生的压力，管子质量(包括管内介质、 保温材料等)产生的均布载荷； 阀门、三通、法兰等管件质量产生的集中载荷、 管道支吊架产生的反力、力、地震产生的载荷； 管道温度变化热胀冷缩受约束产生的热载荷； 管道安装施工时部分尺寸误差产生的安装残余应 力，与管道连接的设备变位或其他原因的管端位移引 起管变形而产生的载荷等；

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 载荷可分为静力载荷和动力载荷。 静力载荷是指缓慢、毫无振动地加管道上的载 荷，它的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢 地变化。 动力载荷是指随时有迅速变化的载荷，例如管 道的振动、阀门突然关闭时的压力冲击、地震等

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 载荷可分为静力载荷和动力载荷。 静力载荷是指缓慢、毫无振动地加管道上的载 荷，它的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢 地变化。 动力载荷是指随时有迅速变化的载荷，例如管 道的振动、阀门突然关闭时的压力冲击、地震等

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 静力载荷根据其不同的特性，分为自限性载 荷和非自限性载荷。 自限性载荷 管道由于结构变形受约束所产生的载荷，例如 管道温度变化产生的热载荷。只要管材塑性良好， 初次施加自限性载荷不会直接导致破坏。 非自限性载荷 指外力载荷，例如介质内压，管道自重，非自 限性载荷超过一定的限度，就会直接导致破坏

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 静力载荷根据其不同的特性，分为自限性载 荷和非自限性载荷。 自限性载荷 管道由于结构变形受约束所产生的载荷，例如 管道温度变化产生的热载荷。只要管材塑性良好， 初次施加自限性载荷不会直接导致破坏。 非自限性载荷 指外力载荷，例如介质内压，管道自重，非自 限性载荷超过一定的限度，就会直接导致破坏

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 管道静力计算主要考虑的载荷： 介质内压，管道的重力，支吊架反力，管道热 胀冷缩和端点的附加位移等。 通常将介质内压称为压力载荷；管道的重力、 支吊架反力和其他外载称为机械载荷或持续外 载；热胀冷缩和端点附加位移称为位移载荷或热 载荷

6．5 管道应力分析 管道静力计算主要考虑的载荷： 介质内压，管道的重力，支吊架反力，管道热 胀冷缩和端点的附加位移等。 通常将介质内压称为压力载荷；管道的重力、 支吊架反力和其他外载称为机械载荷或持续外 载；热胀冷缩和端点附加位移称为位移载荷或热 载荷。 6. 5. 1 管道的载荷和应力

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类 压力管道的应力一般可分为： 一次应力、 二次应力 峰值应力

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 压力管道的应力一般可分为： 一次应力、 二次应力 峰值应力

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类 a.一次应力 一次应力是由于外载荷作用面在管道内 部产生的正应力或切应力。它必须满足力 与力矩的平衡法则： 一次应力的基本特征是非自限性，它始 终随所加载荷的增加而增加，超过屈服极 限或持久强度将使管道发生过度的变形而 破坏

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 a．一次应力 一次应力是由于外载荷作用面在管道内 部产生的正应力或切应力。它必须满足力 与力矩的平衡法则； 一次应力的基本特征是非自限性，它始 终随所加载荷的增加而增加，超过屈服极 限或持久强度将使管道发生过度的变形而 破坏

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类 次应力又可分为： 一次总体薄膜应力； 一次弯曲应力； 一次局部薄膜应力

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 一次应力又可分为： 一次总体薄膜应力； 一次弯曲应力； 一次局部薄膜应力

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类 一次总体薄膜应力 是遍于整个管道的基本应力。它在管道 截面上是均匀分布的，这种应力达到屈服 极限时，将引起管道截面整体屈服，不出 现载荷的再分配

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 一次总体薄膜应力 是遍于整个管道的基本应力。它在管道 截面上是均匀分布的，这种应力达到屈服 极限时，将引起管道截面整体屈服，不出 现载荷的再分配

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类a.一次应力 一次弯曲应力 分布在管道的很大区域内，它在管道 截面上沿厚度变化，呈线性分布。这种应 力达到屈服极限时，只是局部屈服，如果 继续增加载荷，应力在管道截面的分布将 重新调整，因此一次弯曲应力允许比总体 薄膜应力具有较高的许用应力值

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 a．一次应力 一次弯曲应力 分布在管道的很大区域内，它在管道 截面上沿厚度变化，呈线性分布。这种应 力达到屈服极限时，只是局部屈服，如果 继续增加载荷，应力在管道截面的分布将 重新调整，因此一次弯曲应力允许比总体 薄膜应力具有较高的许用应力值

6.5管道应力分析 6.5.1管道的载荷和应力 (2)应力分类 a.一次应力 一次局部薄膜应力是指在局部范周内， 由于压力或机械载荷引起的薄膜应力。 例如在管道支架处或管道接管连接处由 于外载产生的薄膜应力，通常划为一次局 部薄膜应力

6．5 管道应力分析 6. 5. 1 管道的载荷和应力 (2)应力分类 a．一次应力 一次局部薄膜应力是指在局部范周内， 由于压力或机械载荷引起的薄膜应力。 例如在管道支架处或管道接管连接处由 于外载产生的薄膜应力，通常划为一次局 部薄膜应力