直埋热水供热管道应力有限元分析及改进

摘要

间接供暖中的一次管网的供热参数通常较高，设计供水温度通常在110-130℃的范围内，设计供水压力多为1.0-1.6MPa之间。这一特性使得在实际设计、施工和运行过程中，供热管件的安全性要求更高，尤其对管网中的薄弱点要采取相应的措施，改进其受力情况，避免事故隐患的产生。 本文针对某实际工程中根据传统计算方法设计的供热管道，在测试工况中出现管件部分损坏问题。提出课题研究方向。 通过翻阅管道设计，国家规程等相关资料建立供热管道直管和管件的应力分析模型，针对工程中的问题，提出由于传统理论模型在应力计算过程中忽略和弱化了土壤对管道的作用力，而导致工程中按照规程设计的供热管道应力不满足要求。 通过对工程中供热管件进行有限元仿真。考虑土壤侧向作用力，由应力结果得出传统方法由于没有考虑土壤的侧向作用力而导致算出的应力值较小。 针对工程问题，本文通过仿真弯头随曲率半径变化规律及弯头随弯头弯角变化规律。并对弯头进行改进和验证改进结果。 本文的科学问题依据现有的工程案例，通过传统计算和有限元仿真的方法进行应力计算对比，从而研究在供热管件应力计算中，传统计算方法的某些不足。为工程设计人员提供有价值的参考。最后对不满足施工标准的管件，进行改进并再次验证。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 直埋供热管道研究背景及意义

1.2 课题研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3 国内直埋供热管道应力方面研究的不足

1.4 本文主要研究内容与技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 技术路线

2 直埋热水供热管道应力分析模型的建立

2.1 应力分析模型的建立

2.1.1 直管段应力分析模型

2.1.2 管件应力分析模型

2.2 应力有限元分析模型

2.2.1 有限元仿真软件

2.2.2 直埋热力管网模型建立

2.3 本章小结

3 直埋供热管件应力建模及有限元分析

3.1引言

3.2工程简介

3.3管网应力有限元分析

3.3.1典型弯头的几何模型

3.3.2 材料属性

3.3.3 单元选择及网格划分

3.3.4 边界条件的确定

3.4弯头的应力计算及模拟

3.4.1 F1弯头的有限元模拟结果

3.4.2 F2-F5弯头的有限元模拟

3.5本章小结

4 直埋供热管件应力分析及改进

4.1 初步工程设计的改进

4.1.1 曲率半径对弯头应力的影响

4.1.2 弯头设计改进

4.2 弯头弯角对弯头应力影响

4.3 对弯头弯角进行改进

4.3.1 F1弯头应力分析及改进

4.3.2 对工程弯头F3、F4和F5弯头进行改进

4.4 本章小结

结 论

不足与展望

参 考 文 献

致 谢

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