壓力管道結(jié)構(gòu)有限元分析及安全技術圖書目錄

第1章壓力管道概況1

1.1國內(nèi)外壓力管道的安全形勢及監(jiān)察體系1

1.1.1國內(nèi)壓力管道安全形勢1

1.1.2壓力管道安全監(jiān)察體制及工作特點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壓管道安全技術的現(xiàn)狀及展望13

1.3.1壓力管道安全技術現(xiàn)狀13

1.3.2壓力管道安全技術展望21

第2章有限元概述及在壓力管道方面的應用23

2.1有限元概述23

2.1.1有限元的基本概念23

2.1.2ANSYS有限元軟件簡介25

2.1.3ABAQUS有限元軟件簡介26

2.2有限元的基礎理論28

2.2.1結(jié)構(gòu)靜力學問題的有限元法28

2.2.2結(jié)構(gòu)動力學問題有限元方法37

2.2.3結(jié)構(gòu)非線性有限元法39

2.2.4熱傳導問題有限元法43

2.2.5流體力學分析有限元法50

第3章壓力管道的強度及應力分析55

3.1壓力管道的載荷和應力分類55

3.1.1載荷55

3.1.2應力分類55

3.1.3一般壓力管道應力需用值的限定56

3.2壓力管道的強度分析58

3.3壓力管道強度有限元分析實例63

3.3.1彎管的有限元強度分析63

3.3.2三通強度有限元分析71

3.3.3斜接彎管強度有限元72

3.3.4異徑管強度有限元分析73

3.3.5不同單元性能的比較74

第4章壓力管道振動分析76

4.1壓力管道的振源分析及振動類型76

4.2往復式機械進、出口管道的振動分析77

4.2.1平面波動理論78

4.2.2轉(zhuǎn)移矩陣79

4.2.3氣柱固有頻率與共振管長81

4.2.4氣流脈動83

4.2.5管道的固有頻率與減振85

4.3管道的動態(tài)分析實例87

4.3.1管系的頻率提取分析87

4.3.2管系瞬時模態(tài)動態(tài)分析94

第5章壓力管道焊縫的殘余應力分析100

5.1焊縫殘余應力的分布100

5.1.1橫向應力100

5.1.2縱向應力101

5.1.3厚板中的殘余應力102

5.1.4圓筒縱焊縫、環(huán)焊縫中的殘余應力104

5.2殘余應力對管道的影響105

5.2.1殘余應力對疲勞特性的影響106

5.2.2焊接殘余應力對結(jié)構(gòu)剛度的影響108

5.2.3焊接殘余應力對靜載強度的影響110

5.2.4焊接殘余應力對應力腐蝕開裂的影響110

5.2.5焊接殘余應力的消除112

5.3焊接殘余應力的有限元分析114

5.3.1問題描述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設置分析步117

5.3.5定義溫度場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力學分析122

6.1流體動力學基礎122

6.1.1理想流體運動的微分方程122

6.1.2質(zhì)量守恒方程123

6.1.3動量守恒方程124

6.1.4能量守恒方程124

6.1.5湍流模型124

6.2流體動力學分析的流程125

6.3基于Fluent的彎管的流體動力學分析126

6.3.1問題描述126

6.3.2啟動Workbench并建立分析項目（Fluent）126

6.3.3導入幾何體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設置物理模型和材料135

6.3.7設置操作環(huán)境與邊界條件136

6.3.8設置求解方法和控制參數(shù)138

6.3.9設置監(jiān)視窗口和初始化139

6.3.10求解和退出141

6.3.11計算結(jié)果的后處理142

6.3.12保存與退出146

6.4基于CFX的彎管流體動力學分析147

6.4.1建立分析項目（CFX）147

6.4.2劃分網(wǎng)格（CFX）148

6.4.3設置網(wǎng)格分析類型149

6.4.4設置流體域參數(shù)150

6.4.5設置邊界條件152

6.4.6設置求解器154

6.4.7設置輸出控制155

6.4.8運行求解器157

6.4.9計算結(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)場處理175

7.3.2技術檢驗和鑒定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188

8.1壓力管道安全管理的工作要點及主要措施188

8.1.1壓力管道管理機構(gòu)與職責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191

8.2壓力管道的定期檢驗191

8.3壓力管道的檢驗方法193

8.3.1資料審查194

8.3.2宏觀檢查194

8.3.3測厚檢驗194

8.3.4無損檢測195

8.4壓力管道的定期檢驗方案優(yōu)化及修理后檢驗199

8.4.1壓力管道的定期檢驗方案優(yōu)化199

8.4.2壓力管道的修理后檢驗201

8.4.3壓力管道未焊透缺陷安全評定202

8.4.4壓力管道腐蝕減薄后的評價204

8.5公用管道的檢驗205

8.5.1公用管道年度檢驗的項目與要求205

8.5.2公用管道全面檢驗的項目和要求206

8.5.3管道內(nèi)檢測209

參考文獻210

實用性強，所舉的案例都是實際生產(chǎn)中的真實案例，有典型代表性。

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性較大的特種設備。壓力管道分布極廣，凡是流體輸送的場合一般都用壓力管道。石油、天然氣的長距離輸送，城鎮(zhèn)燃氣和公用動力蒸汽的輸送，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，對保障人民生命和國家財產(chǎn)的安全具有特殊的意義。有限元法是隨著計算機技術的進步而被廣泛應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)和高性能計算機的普及極大地促進了有限元法在工程上的應用，有限元法能對幾乎所有的工程問題進行分析，并得到比較準確的結(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)分析與評價等內(nèi)容有機地結(jié)合起來，面向工程應用的書籍尚不多見，而實際分析工作中顯然涉及這些內(nèi)容。隨著技術的進步，對壓力管道的安全監(jiān)察要求越來越高，對壓力管道使用過程中出現(xiàn)的各種缺陷及失效形式需要從不同的角度進行解釋和判斷。

本書中所舉的案例全都是壓力管道或與壓力管道相關的例子，同時本書對壓力管道安全技術方面的內(nèi)容也進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用到其他工程領域。本書對有限元分析過程有非常詳細的介紹和分析，非常適合技術人員學習有限元軟件的使用。

本書采用理論分析與軟件分析相結(jié)合的方法對涉及壓力管道的問題的分析方法進行了詳細的介紹。本書使用了ABAQUS軟件和ANSYS Workbench 13.0軟件，對壓力管道進行了線性靜力分析、熱應力分析、流固耦合分析、動態(tài)分析，同時結(jié)合壓力管道的事故案例用有限元法對事故產(chǎn)生原因進行了分析，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，懇請讀者批評指正。

編者2100433B

第1章 壓力管道概況

1.1 國內(nèi)外壓力管道安全形勢

1.2 國內(nèi)外壓力管道安全監(jiān)察體和系簡況

1.3 壓力管道的基本術語

1.4 壓力管道的監(jiān)察范圍及分類、構(gòu)成

1.5 壓力管道安全技術現(xiàn)狀及展望

思考題

參考資料

第2章 壓力管道強度及應力分析

2.1 壓力管道的載何和應力分類

2.2 壓力管道的強度計算

2.3 壓力管道的熱應力分析

2.4 管系的柔性計算和應力驗算

2.5 壓力管道的補償器類型及選用

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 壓力管道振動分析

3.1 壓力管道振分析

3.2 兩相流與管道振動

3.3 液擊與管道振動

3.4 地震與管道振動

3.5 地震與管道振動

思考題

參考資料

第4章 壓力管道的腐蝕與防護

4.1 概述

4.2 壓力管道腐蝕的主要形式及機理

4.3 壓管道防腐蝕設計

4.4 壓力管道防腐蝕技術

思考題

參考資料

第5章 壓力管道設計

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 壓力管道附屬設施選用

5.6 壓力管道的隔熱設計

5.7 壓力管道的伴熱設計

5.8 壓力管道的安全泄壓裝置設計

5.9 壓力管道設地與審查要點

5.10 壓力管道設地技術文件

5.11 壓力管道計算機輔助設計

思考題

參考資料

第6章 壓力管道安裝

6.1 壓力管道的特點與方法

6.2 管道預制、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)量檢驗及監(jiān)督檢驗

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

附錄 2100433B

本書根據(jù)國家有關法規(guī)、標準及《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，對壓力管道的設計、制造、安裝、使用、檢驗、修理和改造各個環(huán)節(jié)的基礎技術知識和基本要求進行了系統(tǒng)的介紹。本書還結(jié)合教材內(nèi)容列舉了大量實例，并進行剖析，是從事壓力管道安全監(jiān)察、設計、制造、安裝，使用、檢驗、修理和改造人員較為實用的培訓教材，亦可作為大專院校有關專業(yè)師生的參考讀物。

本書詳細介紹了壓力管道的設計，既有系統(tǒng)的壓力管道理論知識，又有國內(nèi)外大、中型工程項目典型的壓力管道設計實例，同時與*的現(xiàn)代化工程技術緊密結(jié)合。書中在各章節(jié)列出了許多實際工程項目的典型圖、典型的計算機三維模型、典型的施工現(xiàn)場照片，介紹了現(xiàn)代計算機技術在壓力管道工程設計中的應用及提高壓力管道設計工作效率的一些技巧，并結(jié)合*版的國內(nèi)外標準規(guī)范，對壓力管道設計進行了系統(tǒng)的講解。

本書內(nèi)容具體包括：壓力管道基礎知識、計算機輔助壓力管道設計軟件、材料基礎知識、壓力管道器材及其選擇、裝置設備布置、管道布置、壓力管道的隔熱和防腐蝕、長輸管道和公用管道設計、應力分析和管道支吊架、壓力管道設計制圖、壓力管道施工與檢驗、壓力管道設計專業(yè)管理。

本書內(nèi)容實用，資料新穎，可供從事壓力管道設計的技術人員參考，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的參考資料。