夹套管的设计及应力分析

摘要

在聚酯化纤行业，夹套管被广泛应用于纺丝机的熔体输送环节上，由于内管的介质为高温高压聚脂熔体，流动性差，容易产生降解；夹套内的介质为用来加热、保温的气相热媒，渗透性很强，因而内、外管在结构上都需进行特别的设计，目前国内夹套管方面的设计资料很少，本文结合工程实际，归纳总结夹套管的设计要点。
　　 管道应力设计是管道设计工作中最重要的一环，本文介绍管道应力设计的内容、程序和方法，对常规设计方法《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)的应力分类、应力校核方法做简要介绍，主要讲述我国首部分析设计规范——《钢制压力容器—分析设计标准》所采用的应力分类、应力安全性评定的方法，用分析设计的理念和要求对工程实际中的夹套管进行应力分析设计。
　　 利用ANSYS来对夹套管进行应力分析是一个全新的课题，本文将以仪征化纤海岛型复合丝攻关项目中的熔体夹套管为对象，研究运用ANSYS软件对夹套管系进行建模，通过有限元计算，方便、准确的求出各点的应力，再利用ANSYS软件的“等效线性化”的后处理功能，按照JB4735-95《钢制压力容器一分析设计标准》的分类，对一次应力及温度造成的二次应力的组合应力做出可靠的评定，通过对不同类型的应力加以不同的控制，达到管道设计的安全性、经济性的统一。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章　绪论

1.1　课题的背景及意义

1.2　国内外技术发展现状

1.2.1　管道设计的现状

1.2.2　管系作用力的计算模型及方法的发展

1.2.3　应力分类和强度准则

1.2.4　夹套管的运用情况

1.2.5　设计标准的主要内容和发展

1.3　本课题的主要内容和研究方法

第二章　夹套管的结构设计及应力计算

2.1　夹套管的结构设计要点

2.1.1　夹套管的使用场合和优缺点

2.1.2　内、外管直径组合

2.1.3　内管与外夹套端部的连接方式

2.1.4　弯头的曲率半径的匹配

2.1.5　三通的剖切

2.1.6　排气口、排液口、坡度的设置

2.1.7　定距板设置的位置和间隙

2.1.8　内外管的组装顺序

2.1.9　夹套管的材料要求

2.1.10　保温计算

2.2　管道应力分析内容

2.3　管道应力的公式计算法

2.3.1　管道的分级(分类)管理

2.3.2　管道设计条件

2.3.3　载荷分类

2.3.4　常见管道元件的应力计算

2.3.5　管道热应力力计算和柔性设计

2.4　本章小结

第三章　管道应力的安全性评定方法

3.1 GB50316《工业金属管道设计规范》中对管道应力校核的规定

3.1.1　应力分类

3.1.2　应力校核方法

3.1.3　《工业金属管道设计规范》中应力校核的特点总结

3.2 JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》的应力校核方法

3.2.1 JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》中应力的分类

3.2.2　管道材料的许用应力

3.2.3　分析设计标准中各类应力的合格条件

3.2.4　分析设计中各类应力的校核条件的特点

3.3　本章小结

第四章　夹套管的有限元分析、应力评定和柔性设计

4.1　研究对象的设计条件

4.2　本研究对象结构设计的考虑

4.3　管道结构尺寸初定和柔性分析

4.4　有限元计算

4.4.1　模型策划

4.4.2　有限元模型的建立

4.4.3　结果分析

4.5　应力分类和强度评定

4.5.1 ANSYS的应力等效线性化和应力类型分析

4.5.2　应力评定结果

4.6　制造、检验的特别技术要求

4.7　几种情况的讨论

4.7.1　网格的收敛性分析

4.7.2　温度、压力载荷的影响

4.7.3　管道材质为碳钢、不锈钢的影响

4.8　柔性设计的改进分析

4.8.1　模型介绍

4.8.2　计算结果

4.8.3　不同结构模型计算结果比较

4.9　本章小结

第五章　结论和展望

5.1　结论

5.2　展望

参考文献

致　谢

攻读硕士学位期间发表的论文