端口推力及推力矩

cwood

AutoPSA兼容Glif3.1，请问AutoPSA如何判断高温管道发生松弛，根据什么公式计算出松冷状况下的端口的推力及推力矩。根据DL/T5366-2006《火力发电厂汽水管道应力计算规程》（9.0.3-3）式，AutoPHS计算当量应力时候，采用的是端口处的热胀合成力矩，还是整个管道中热胀合成力矩最大的一点。

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uesoft

第7.0.1 条 管道对设备(或端点)的推力和力矩可按下列原则计算：
一、按热胀、端点附加位移、有效冷紧、自重和其他持续外载及支吊架反力作用的条件，
计算管道运行初期工作状态下的力和力矩。
二、按冷紧、自重和其他持续外载及支吊架反力作用的条件，计算管道运行初期冷状态
下的力和力矩。
三、按应变自均衡、自重和其他持续外载及支吊架反力作用的条件，计算管道应变自均
衡后在冷状态下的力和力矩。
第7.0.2 条 计算出的工作状态和冷状态下推力和力矩的最大值应能满足设备安全承受
的要求。当数根管道同设备相连时，管道在工作状态和冷状态下推力和力矩的最大值，应按
设备和各连接管道可能出现的运行工况分别计算和进行组合。
第7.0.3 条 当管道无冷紧或各方向(沿坐标轴X、Y、Z 　)采用相同的冷紧比时，在不
计及持续外载的条件下，管道对设备(或端点)的推力(或力矩)，可按下列公式计算：
在工作状态下
R E
E
t R
t
E = − − 
 
 
1 2
3 20 γ
(7.0.3-1)
在冷状态下 R RE
20 = γ
(7.0.3-2)
或
R E
E
R
t
E
1 t E
20
20
= 1−

 

 
[σ]
σ
(7.0.3-3)
式中 Rt 　——管道运行初期在工作状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)(N 或N·mm)；
R20 　——管道运行初期在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)(N 或N·mm)；
R1
20
——管道应变自均衡后，在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)(N 或N·mm)
　；
RE——计算端点对管道的热胀作用力(或力矩)，按全补偿值和钢材在20℃时的弹性模
量计算(N 或N·mm)；
γ——冷紧比；
[σ]t
——钢材在设计温度下的许用应力(MPa)；
σ E ——热胀应力范围(见第6.0.4 条)(MPa)；
Et ——钢材在设计温度下的弹性模量(kN/mm2)；
E20 ——钢材在20℃时的弹性模量(kN/mm2)。
当[ ] 1
E
t 20
< Et
E
σ
σ 时，冷状态下管道对设备的推力(或力矩)取式(7.0.3-2)和(7.0.3-3)计算结
果的较大值；当[ ] 20 1
E
t
× ≥ Et
E
σ
σ 时，取R20 作为管道在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力
矩)。
上列公式中， Rt 、R20
、R1
20
、RE 均为一组力和力矩，包括Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz
六个分量。
第7.0.4 条 当管道各方向(沿坐标轴X、Y、Z)采用不同的冷紧比时，在不计及持续外载
的条件下，管道对设备(或端点)的推力(或力矩)可按下列方法计算：
一、按冷补偿值和钢材在20℃时的弹性模量计算的冷紧作用力(或力矩)，若取其相同的
数值、相反的方向，即为管道运行初期在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)。然后再
同式(7.0.3-3)计算出的管道应变自均衡后在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)相比较，
取其大者(绝对值)作为管道在冷状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)。
二、管道在工作状态下对设备(或端点)的推力(或力矩)按下式计算：
20
20
E 3
2
E
R R R E
t
t 



= − − (7.0.4)
式中符号的定义与第7.0.3 条相同。

uesoft

第七章 管道对设备的推力和力矩的计算

第9.0.1条 原“应规”第7.0.1条保留条文。
管道对设备(或端点)的推力和力矩的合成，可采用代数和。
一． 本款为考虑运行初期，管道松驰前初始状态可能出现推力和力矩的最大值。偶然荷载引起的推力和力矩，如安全阀或释放阀的排放，管道内流量和压力的瞬时变化所产生的荷载则属于非周期性的荷载，通常不必满足设备的许用值，但可在计算管道对设备(或端点)的推力和力矩表中加以注明。为了保守地估算工作状态下管道对设备的推力和力矩，在工作状态下仅考虑2/3的冷紧值起作用。
二．本款为考虑在冷状态下初始安装冷紧时可能出现的最大值。
三．本款为考虑在管道松驰后，自拉产生的冷缩力和力矩，可与本条二规定的计算值进行比较，取用二者的较大值。
第9.0.2条 原“应规”第9.0.2条保留条文。
管道除了自重的偏差会影响到设备推力（力矩）计算的准确性之外，恒力弹簧吊架荷载偏差率和弹簧支吊架荷载变化率都会影响到推力（力矩）计算的准确性。恒力弹簧吊架要求加载和卸载的荷载偏差控制在±2%~±6%。建议弹簧支吊架在冷、热态的荷载变化率按ASME B31.1规定£25％。
第9.0.3条 原“应规”第9.0.3条保留条文。
第9.0.3条只在排序上作了调整，内容无变化。
第9.0.4条 原“应规”第9.0.4条保留条文。
当管道各方向采用不同冷紧比时，就不能采用式（9.0.3-1）、（9.0.3-2）、（9.0.3-3）进行计算。在这种情况下，管系必须采用综合方法进行分析。

uesoft

if((IGK==3 && iCoolStatusHange2Zero==0)||(IGK==2 && iCoolStatusHange2Zero>=1))
{//工况3且热态吊零 或 工况2且冷态吊零
if(XMA==0 || TJ<430)//许用应力=0或设计温度<430摄氏度
goto s999;//不会松弛
//XMT-设计温度下材料许用应力;
//XMA-采用E0计算得到的位移应力变化范围;
//E0/ET:常温/设计温度下的弹性模量
EP=1.0-(XMT/XMA)/(ET/E0);//自冷紧比，许用应力之比与弹性模量之比的相对改变值,
//见唐永进著《压力管道应力分析》P86-87,中国石化出版社2003年11月第一版
if(EP>1)
goto s999;
if(EP>EP2)
{//自冷紧比>松弛系数，当EP<0时，取为0
//这种情况下必然输出松弛系数，也必然输出松冷端点推力
isep=IS;//松弛单元始点
imep=IM;//松弛单元末点
EP2=EP;//松弛系数
}
}

uesoft

这是cwood回复的邮件：

非常感谢，我的疑问是XMA位移应力变化范围是取自管道两端的端口，还是取自管道中间位移应力变化范围最大的那一点，程序是不是将管道的每一点的位移应力变化范围都计算了一遍并判断该点是否发生了松弛。

chenyinmi@163.com

uesoft

张博士说的是仿CAESARII算法的做法。

在仿GLIF算法中，端口推力，都是取自管端的两个节点，约束力取自约束节点，节点之间的内部节点是不会对外表现推力的。但是对于应力，在最大应力表中，是包含了内部节点的最大应力的。事实上你可以看到TOTAL MAX STRESS表中可能出现10020之类的很大编号的节点，这就是直单元(一般分成5段，用户可以设置)或弯单元(一般分成6段，用户可以设置)内部出现了最大应力的节点。

cwood

总算是遇上比较专业的回答了，非常感谢，呵呵

我也了解GLIF的输出，实际上迫切想了解的是，如前述的松弛系数给出后，松冷工况的端口推力及推力矩是用什么算式计算出的，算式的各个参数特别是热胀当量应力的计算取自哪一点的热胀弯矩。它的结果与初热工况的数据和初冷工况的数据存在什么数学关系。事实上我很想研究一下GLIF的源代码，找出其松冷工况计算逻辑。

告诉我们你的真实情况，我们会酌情考虑你的要求，可能向你开放全部或部分仿GLIF算法源代码，甚至包括仿CAESARII算法源代码。点击这里获取您需要的管道应力分析程序AutoPSA仿CAESARII算法及仿GLIF算法源代码http://www.uesoft.com/forum.php?mod=viewthread&tid=62&extra=page%3D1。

不过，可能意义不是很大。从应力计算规程SDGJ6-90、DL/T5366-2006、ASME B31.1上可以看出，端点推力计算由于考虑了冷紧有效系数(C=2/3或1，安装偏差是客观存在的)仅是一种估算，并不能准确地获得实际结果推力。(即使常被人认为十分重要的管道应力计算在很大程度上也是一种估算,无论从理论还是实践中都是如此。)

[此贴子已经被uesoft于2008-8-14 9:59:15编辑过]

uesoft

cwood你好，告诉我们你的真实身份情况。我们评估以后，可以酌情向你开放一部分或全部仿GLIF算法有关的源代码，甚至仿CAESARII算法有关的源代码。

不过，据我所知，初冷推力或松冷推力的计算，是按弹性方法计算的，没有考虑塑性和蠕变。三个推力公式(9.0.3.1~9.0.3.3)的运用条件和推导过程，详见唐永进博士所著《压力管道应力分析》P86-P89(中国石化出版社)。(当当网上可买。)

我的情况已经回复到uesoft@163.com，请查收

已经回信至uesoft@163.com，请查收。

cwood

已经回信至uesoft@163.com，请查收

据我的了解，三个推力公式仅适用于简单管系，对于带有限位、弹吊和分支的复杂管系是不适用的，我验证过。所以我很好奇GLIF是怎么算出来的，准确性是怎样的。

[此贴子已经被作者于2007-7-29 18:01:28编辑过]

uesoft

陈工，你好，感谢你对我们的信任。
你需要的AutoPSA仿GLIF源代码，发给你了。这些VC++的算法与Fortran语言是等价的，算法比较难懂，有什么问题请发帖或回信。我个人认为你的思考是有道理的，我们会把它给张博士看，但要加到仿CAESARII算法中是困难的，主要是我们要尽量保持与caesarii结果一致。

如果大家认为陈工方法正确，我们可以考虑在AutoPSA仿GLIF计算中增加陈胤密推力算法。
如果你没有受到算法源代码，可以点击下载：

AutoPSA仿GLIF算法源代码(VC++6.0格式)下载
http://www.uesoft.com/download.asp?fileid=2011

陈胤密(福建省电力勘测设计院)《管道松冷推力计算方法探讨》下载
http://www.uesoft.com/download.asp?fileid=2012