壓力管道結(jié)構(gòu)有限元分析及安全技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

實(shí)用性強(qiáng)，所舉的案例都是實(shí)際生產(chǎn)中的真實(shí)案例，有典型代表性。

第1章壓力管道概況1

1.1國(guó)內(nèi)外壓力管道的安全形勢(shì)及監(jiān)察體系1

1.1.1國(guó)內(nèi)壓力管道安全形勢(shì)1

1.1.2壓力管道安全監(jiān)察體制及工作特點(diǎn)3

1.2壓力管道的監(jiān)察范圍及分類、構(gòu)成7

1.2.1壓力管道的安全管理與監(jiān)察范圍7

1.2.2壓力管道的分類7

1.2.3壓力管道的構(gòu)成9

1.3壓管道安全技術(shù)的現(xiàn)狀及展望13

1.3.1壓力管道安全技術(shù)現(xiàn)狀13

1.3.2壓力管道安全技術(shù)展望21

第2章有限元概述及在壓力管道方面的應(yīng)用23

2.1有限元概述23

2.1.1有限元的基本概念23

2.1.2ANSYS有限元軟件簡(jiǎn)介25

2.1.3ABAQUS有限元軟件簡(jiǎn)介26

2.2有限元的基礎(chǔ)理論28

2.2.1結(jié)構(gòu)靜力學(xué)問(wèn)題的有限元法28

2.2.2結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題有限元方法37

2.2.3結(jié)構(gòu)非線性有限元法39

2.2.4熱傳導(dǎo)問(wèn)題有限元法43

2.2.5流體力學(xué)分析有限元法50

第3章壓力管道的強(qiáng)度及應(yīng)力分析55

3.1壓力管道的載荷和應(yīng)力分類55

3.1.1載荷55

3.1.2應(yīng)力分類55

3.1.3一般壓力管道應(yīng)力需用值的限定56

3.2壓力管道的強(qiáng)度分析58

3.3壓力管道強(qiáng)度有限元分析實(shí)例63

3.3.1彎管的有限元強(qiáng)度分析63

3.3.2三通強(qiáng)度有限元分析71

3.3.3斜接彎管強(qiáng)度有限元72

3.3.4異徑管強(qiáng)度有限元分析73

3.3.5不同單元性能的比較74

第4章壓力管道振動(dòng)分析76

4.1壓力管道的振源分析及振動(dòng)類型76

4.2往復(fù)式機(jī)械進(jìn)、出口管道的振動(dòng)分析77

4.2.1平面波動(dòng)理論78

4.2.2轉(zhuǎn)移矩陣79

4.2.3氣柱固有頻率與共振管長(zhǎng)81

4.2.4氣流脈動(dòng)83

4.2.5管道的固有頻率與減振85

4.3管道的動(dòng)態(tài)分析實(shí)例87

4.3.1管系的頻率提取分析87

4.3.2管系瞬時(shí)模態(tài)動(dòng)態(tài)分析94

第5章壓力管道焊縫的殘余應(yīng)力分析100

5.1焊縫殘余應(yīng)力的分布100

5.1.1橫向應(yīng)力100

5.1.2縱向應(yīng)力101

5.1.3厚板中的殘余應(yīng)力102

5.1.4圓筒縱焊縫、環(huán)焊縫中的殘余應(yīng)力104

5.2殘余應(yīng)力對(duì)管道的影響105

5.2.1殘余應(yīng)力對(duì)疲勞特性的影響106

5.2.2焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響108

5.2.3焊接殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的影響110

5.2.4焊接殘余應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂的影響110

5.2.5焊接殘余應(yīng)力的消除112

5.3焊接殘余應(yīng)力的有限元分析114

5.3.1問(wèn)題描述114

5.3.2模型的創(chuàng)建115

5.3.3定義材料、截面屬性和裝配件116

5.3.4設(shè)置分析步117

5.3.5定義溫度場(chǎng)117

5.3.6定義邊界條件117

5.3.7網(wǎng)格劃分118

5.3.8提交分析作業(yè)119

5.3.9后處理120

第6章壓力管道的流體動(dòng)力學(xué)分析122

6.1流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)122

6.1.1理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程122

6.1.2質(zhì)量守恒方程123

6.1.3動(dòng)量守恒方程124

6.1.4能量守恒方程124

6.1.5湍流模型124

6.2流體動(dòng)力學(xué)分析的流程125

6.3基于Fluent的彎管的流體動(dòng)力學(xué)分析126

6.3.1問(wèn)題描述126

6.3.2啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目（Fluent）126

6.3.3導(dǎo)入幾何體127

6.3.4劃分網(wǎng)格128

6.3.5網(wǎng)格檢查與處理133

6.3.6設(shè)置物理模型和材料135

6.3.7設(shè)置操作環(huán)境與邊界條件136

6.3.8設(shè)置求解方法和控制參數(shù)138

6.3.9設(shè)置監(jiān)視窗口和初始化139

6.3.10求解和退出141

6.3.11計(jì)算結(jié)果的后處理142

6.3.12保存與退出146

6.4基于CFX的彎管流體動(dòng)力學(xué)分析147

6.4.1建立分析項(xiàng)目（CFX）147

6.4.2劃分網(wǎng)格（CFX）148

6.4.3設(shè)置網(wǎng)格分析類型149

6.4.4設(shè)置流體域參數(shù)150

6.4.5設(shè)置邊界條件152

6.4.6設(shè)置求解器154

6.4.7設(shè)置輸出控制155

6.4.8運(yùn)行求解器157

6.4.9計(jì)算結(jié)果的后處理157

6.4.10保存與退出157

第7章壓力管道的事故分析160

7.1壓力管道的破壞形式160

7.1.1壓力管道破壞形式的分類160

7.1.2壓力管道破壞的分析方法160

7.2幾種常見壓力管道破壞形式的破壞過(guò)程161

7.2.1韌性破壞161

7.2.2脆性破壞164

7.2.3腐蝕破壞166

7.2.4疲勞破壞171

7.2.5蠕變破壞173

7.3壓力管道的事故分析174

7.3.1事故的現(xiàn)場(chǎng)處理175

7.3.2技術(shù)檢驗(yàn)和鑒定176

7.3.3事故綜合分析177

7.4事故案例有限元分析180

7.4.1埋地天然氣管道斷裂故障診斷分析180

7.4.2循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱器爆管診斷分析184

第8章在用壓力管道的安全管理和定期檢驗(yàn)188

8.1壓力管道安全管理的工作要點(diǎn)及主要措施188

8.1.1壓力管道管理機(jī)構(gòu)與職責(zé)188

8.1.2壓力管道的檔案管理190

8.1.3壓力管道狀況分析和參數(shù)的統(tǒng)計(jì)191

8.2壓力管道的定期檢驗(yàn)191

8.3壓力管道的檢驗(yàn)方法193

8.3.1資料審查194

8.3.2宏觀檢查194

8.3.3測(cè)厚檢驗(yàn)194

8.3.4無(wú)損檢測(cè)195

8.4壓力管道的定期檢驗(yàn)方案優(yōu)化及修理后檢驗(yàn)199

8.4.1壓力管道的定期檢驗(yàn)方案優(yōu)化199

8.4.2壓力管道的修理后檢驗(yàn)201

8.4.3壓力管道未焊透缺陷安全評(píng)定202

8.4.4壓力管道腐蝕減薄后的評(píng)價(jià)204

8.5公用管道的檢驗(yàn)205

8.5.1公用管道年度檢驗(yàn)的項(xiàng)目與要求205

8.5.2公用管道全面檢驗(yàn)的項(xiàng)目和要求206

8.5.3管道內(nèi)檢測(cè)209

參考文獻(xiàn)210

壓力管道是生產(chǎn)、生活中廣泛使用的可能引起爆炸或中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備。壓力管道分布極廣，凡是流體輸送的場(chǎng)合一般都用壓力管道。石油、天然氣的長(zhǎng)距離輸送，城鎮(zhèn)燃?xì)夂凸脛?dòng)力蒸汽的輸送，各種石油、化工工業(yè)生產(chǎn)裝置等都使用大量管道。確保壓力管道安全使用，對(duì)保障人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的安全具有特殊的意義。有限元法是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而被廣泛應(yīng)用到工程上的一種分析方法，大型通用有限元分析軟件的出現(xiàn)和高性能計(jì)算機(jī)的普及極大地促進(jìn)了有限元法在工程上的應(yīng)用，有限元法能對(duì)幾乎所有的工程問(wèn)題進(jìn)行分析，并得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。在已經(jīng)出版的大量介紹有限元分析軟件使用方法的資料或書籍中將有限元理論、軟件使用、結(jié)構(gòu)分析與評(píng)價(jià)等內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，面向工程應(yīng)用的書籍尚不多見，而實(shí)際分析工作中顯然涉及這些內(nèi)容。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)壓力管道的安全監(jiān)察要求越來(lái)越高，對(duì)壓力管道使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種缺陷及失效形式需要從不同的角度進(jìn)行解釋和判斷。

本書中所舉的案例全都是壓力管道或與壓力管道相關(guān)的例子，同時(shí)本書對(duì)壓力管道安全技術(shù)方面的內(nèi)容也進(jìn)行了比較全面的闡述。有限元法作為一種通用的工具，本書中采用的有限元分析法也可以應(yīng)用到其他工程領(lǐng)域。本書對(duì)有限元分析過(guò)程有非常詳細(xì)的介紹和分析，非常適合技術(shù)人員學(xué)習(xí)有限元軟件的使用。

本書采用理論分析與軟件分析相結(jié)合的方法對(duì)涉及壓力管道的問(wèn)題的分析方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本書使用了ABAQUS軟件和ANSYS Workbench 13.0軟件，對(duì)壓力管道進(jìn)行了線性靜力分析、熱應(yīng)力分析、流固耦合分析、動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)結(jié)合壓力管道的事故案例用有限元法對(duì)事故產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，為避免類似事故的發(fā)生提供依據(jù)。

鑒于編者水平所限，不足之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編者2100433B

第1章 壓力管道概況

1.1 國(guó)內(nèi)外壓力管道安全形勢(shì)

1.2 國(guó)內(nèi)外壓力管道安全監(jiān)察體和系簡(jiǎn)況

1.3 壓力管道的基本術(shù)語(yǔ)

1.4 壓力管道的監(jiān)察范圍及分類、構(gòu)成

1.5 壓力管道安全技術(shù)現(xiàn)狀及展望

思考題

參考資料

第2章 壓力管道強(qiáng)度及應(yīng)力分析

2.1 壓力管道的載何和應(yīng)力分類

2.2 壓力管道的強(qiáng)度計(jì)算

2.3 壓力管道的熱應(yīng)力分析

2.4 管系的柔性計(jì)算和應(yīng)力驗(yàn)算

2.5 壓力管道的補(bǔ)償器類型及選用

2.6 壓力管道的支吊架類型及選用

思考題

參考資料

第3章 壓力管道振動(dòng)分析

3.1 壓力管道振分析

3.2 兩相流與管道振動(dòng)

3.3 液擊與管道振動(dòng)

3.4 地震與管道振動(dòng)

3.5 地震與管道振動(dòng)

思考題

參考資料

第4章 壓力管道的腐蝕與防護(hù)

4.1 概述

4.2 壓力管道腐蝕的主要形式及機(jī)理

4.3 壓管道防腐蝕設(shè)計(jì)

4.4 壓力管道防腐蝕技術(shù)

思考題

參考資料

第5章 壓力管道設(shè)計(jì)

5.1 概述

5.2 壓力管道總體布置及安全規(guī)程

5.3 壓力管道常用管子材選用原則

5.4 壓力管道常用閥門選用原則

5.5 壓力管道附屬設(shè)施選用

5.6 壓力管道的隔熱設(shè)計(jì)

5.7 壓力管道的伴熱設(shè)計(jì)

5.8 壓力管道的安全泄壓裝置設(shè)計(jì)

5.9 壓力管道設(shè)地與審查要點(diǎn)

5.10 壓力管道設(shè)地技術(shù)文件

5.11 壓力管道計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

思考題

參考資料

第6章 壓力管道安裝

6.1 壓力管道的特點(diǎn)與方法

6.2 管道預(yù)制、組裝

6.3 常見管道安裝

6.4 有色金屬管道安裝

6.5 硬聚氯乙烯管安裝

……

第7章 壓力管道質(zhì)量檢驗(yàn)及監(jiān)督檢驗(yàn)

第8章 在用壓力管道安全管理與事故分析

第9章 在用壓力管道的定期檢驗(yàn)

附錄 2100433B

本書根據(jù)國(guó)家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》，圍繞壓力管道的安全技術(shù)，對(duì)壓力管道的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造各個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)和基本要求進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。本書還結(jié)合教材內(nèi)容列舉了大量實(shí)例，并進(jìn)行剖析，是從事壓力管道安全監(jiān)察、設(shè)計(jì)、制造、安裝，使用、檢驗(yàn)、修理和改造人員較為實(shí)用的培訓(xùn)教材，亦可作為大專院校有關(guān)專業(yè)師生的參考讀物。

本書詳細(xì)介紹了壓力管道的設(shè)計(jì)，既有系統(tǒng)的壓力管道理論知識(shí)，又有國(guó)內(nèi)外大、中型工程項(xiàng)目典型的壓力管道設(shè)計(jì)實(shí)例，同時(shí)與*的現(xiàn)代化工程技術(shù)緊密結(jié)合。書中在各章節(jié)列出了許多實(shí)際工程項(xiàng)目的典型圖、典型的計(jì)算機(jī)三維模型、典型的施工現(xiàn)場(chǎng)照片，介紹了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在壓力管道工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及提高壓力管道設(shè)計(jì)工作效率的一些技巧，并結(jié)合*版的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)壓力管道設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的講解。

本書內(nèi)容具體包括：壓力管道基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)輔助壓力管道設(shè)計(jì)軟件、材料基礎(chǔ)知識(shí)、壓力管道器材及其選擇、裝置設(shè)備布置、管道布置、壓力管道的隔熱和防腐蝕、長(zhǎng)輸管道和公用管道設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析和管道支吊架、壓力管道設(shè)計(jì)制圖、壓力管道施工與檢驗(yàn)、壓力管道設(shè)計(jì)專業(yè)管理。

本書內(nèi)容實(shí)用，資料新穎，可供從事壓力管道設(shè)計(jì)的技術(shù)人員參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考資料。