压力管道抗振分析及管线系统应力分析研究

摘要

随着现代工业的发展，管道的地位越来越重要。管道已经成为石油、化工等设备输送液体等领域的主要原件，目前已经被应用到多个领域当中，比如石油化工、土木建筑、核能利用以及航空航天等。动力源与静力源有所不同的就是必然会形成压力脉动，进而使得管道出现振动;在激励频率和管道的固有频率接近时，会发生共振现象，强烈的振动不仅会影响管道的正常运行，甚至使管道系统严重破坏，发生重大事故。研究管道抗振分析与设计问题以及如何风险预警，保障振动环境下管道系统的安全运行是一个很有经济效益的课题。 为了对压力管道振动进行消振分析，本文将按照下述四部分开展研究工作，内容如下所示: 第一部分:基于实测的压力管道振动分析与评价。基于对压力管道的现场测量，明确其振动基本特性;根据连续体振动理论对管线振动开展理论分析，确定管线振动的主要控制因素;并对管线系统在振动环境的失效做机理分析，提出主要的失效指标及判据。 第二部分:管道系统的振动力学模型建立。在现场实际测量的基础上，建立了蒸汽管线系统的动力学模型，在此基础上对管道进行数值仿真和模拟。 第三部分:压力管道系统振动分析流程及方法的研究。基于对激励、管道结构方面的了解，建立管线系统的力学分析模型，提出压力管道的振动分析流程;应用DASP振动测试系统对换热装置出口进行现场振动测试，对测试所得的数据进行振幅分析，以探求在不同工况下激起管道振动的原因是什么以及最容易发生振动破坏的部位。通过修复已损坏的管线支架和修改顶部水平段末端弯头位置约束，换热器连接管线一阶固有频率提高，结构稳定性增加，控制了管线系统的振动。本章研究了消除或降低压力管道振动的有效措施，并通过实测来检验振动控制策略的有效性。 第四部分:高压给水管道系统应力分析方法的研究。通过建立复杂高压给水管线系统结构模型，给出快速建立模型方案，通过对冷热态的计算，冷热热态下高压给水管线计算整体位移分布图与图纸位移图趋势相吻合，说明计算方法正确可靠。最后判断复杂管线系统满足强度要求，最后给出应用案例，确定该管线系统结构安全运行。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．2国内外研究的现状

1．2．2国外研究现状

1．3研究的内容

第二章振动环境下压力管道的动力分析

2．1压力管道系统的振动力学模型

2．2单元管道系统结构的受力分析

2．2．1单元管道系统的简化

2．2．2单元管线结构的应力计算

2．3单元管线结构的频率

2．3．2非直管系的近似振动频率

2．4本章小结

第三章管线振动的数值分析与试验测试

3．1管线资料收集及计算模型建立

3．2振动测试及结果分析

3．2．1振动测试

3．2．2测试结果分析

3．3管系振动计算及振动分析

3．4管系结构调整及调整后振动分析

3．5本章小结

第四章压力管道分析实例——振动下管线结构的疲劳寿命预测

4．3管线疲劳寿命预测

4．4振动下天然气管线疲劳可靠性预测

4．5本章小结

第五章高压给水管道系统模型建立及应力分析

5．1高压给水管道系统模型建立

5．2管道系统应力分析

5．3案例分析

5．4本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

作者和导师简介