压力管道结构有限元分析及安全技术

压力管道结构有限元分析及安全技术
出版时间： 2014
内容简介
本书采用理论分析与软件分析相结合的方法对涉及压力管道技术问题的分析方法进行了详细的介绍，使用了ABAQUS软件和ANSYS Workbench 130软件，对压力管道进行了线性静力分析、热应力分析、流固耦合分析、动态分析，同时结合压力管道的事故案例用有限元法对事故产生原因进行了分析，为避免类似事故的发生提供依据。书中所举的案例全都是实际压力管道或相关的实例，实用性强。
本书适合压力管理，压力容器设计、制造、使用、维修的工程技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

第1章压力管道概况1
1.1国内外压力管道的安全形势及监察体系1
1.1.1国内压力管道安全形势1
1.1.2压力管道安全监察体制及工作特点3
1.2压力管道的监察范围及分类、构成7
1.2.1压力管道的安全管理与监察范围7
1.2.2压力管道的分类7
1.2.3压力管道的构成9
1.3压管道安全技术的现状及展望13
1.3.1压力管道安全技术现状13
1.3.2压力管道安全技术展望21
第2章有限元概述及在压力管道方面的应用23
2.1有限元概述23
2.1.1有限元的基本概念23
2.1.2ANSYS有限元软件简介25
2.1.3ABAQUS有限元软件简介26
2.2有限元的基础理论28
2.2.1结构静力学问题的有限元法28
2.2.2结构动力学问题有限元方法37
2.2.3结构非线性有限元法39
2.2.4热传导问题有限元法43
2.2.5流体力学分析有限元法50
第3章压力管道的强度及应力分析55
3.1压力管道的载荷和应力分类55
3.1.1载荷55
3.1.2应力分类55
3.1.3一般压力管道应力需用值的限定56
3.2压力管道的强度分析58
3.3压力管道强度有限元分析实例63
3.3.1弯管的有限元强度分析63
3.3.2三通强度有限元分析71
3.3.3斜接弯管强度有限元72
3.3.4异径管强度有限元分析73
3.3.5不同单元性能的比较74
第4章压力管道振动分析76
4.1压力管道的振源分析及振动类型76
4.2往复式机械进、出口管道的振动分析77
4.2.1平面波动理论78
4.2.2转移矩阵79
4.2.3气柱固有频率与共振管长81
4.2.4气流脉动83
4.2.5管道的固有频率与减振85
4.3管道的动态分析实例87
4.3.1管系的频率提取分析87
4.3.2管系瞬时模态动态分析94
第5章压力管道焊缝的残余应力分析100
5.1焊缝残余应力的分布100
5.1.1横向应力100
5.1.2纵向应力101
5.1.3厚板中的残余应力102
5.1.4圆筒纵焊缝、环焊缝中的残余应力104
5.2残余应力对管道的影响105
5.2.1残余应力对疲劳特性的影响106
5.2.2焊接残余应力对结构刚度的影响108
5.2.3焊接残余应力对静载强度的影响110
5.2.4焊接残余应力对应力腐蚀开裂的影响110
5.2.5焊接残余应力的消除112
5.3焊接残余应力的有限元分析114
5.3.1问题描述114
5.3.2模型的创建115
5.3.3定义材料、截面属性和装配件116
5.3.4设置分析步117
5.3.5定义温度场117
5.3.6定义边界条件117
5.3.7网格划分118
5.3.8提交分析作业119
5.3.9后处理120
第6章压力管道的流体动力学分析122
6.1流体动力学基础122
6.1.1理想流体运动的微分方程122
6.1.2质量守恒方程123
6.1.3动量守恒方程124
6.1.4能量守恒方程124
6.1.5湍流模型124
6.2流体动力学分析的流程125
6.3基于Fluent的弯管的流体动力学分析126
6.3.1问题描述126
6.3.2启动Workbench并建立分析项目(Fluent)126
6.3.3导入几何体127
6.3.4划分网格128
6.3.5网格检查与处理133
6.3.6设置物理模型和材料135
6.3.7设置操作环境与边界条件136
6.3.8设置求解方法和控制参数138
6.3.9设置监视窗口和初始化139
6.3.10求解和退出141
6.3.11计算结果的后处理142
6.3.12保存与退出146
6.4基于CFX的弯管流体动力学分析147
6.4.1建立分析项目(CFX)147
6.4.2划分网格(CFX)148
6.4.3设置网格分析类型149
6.4.4设置流体域参数150
6.4.5设置边界条件152
6.4.6设置求解器154
6.4.7设置输出控制155
6.4.8运行求解器157
6.4.9计算结果的后处理157
6.4.10保存与退出157
第7章压力管道的事故分析160
7.1压力管道的破坏形式160
7.1.1压力管道破坏形式的分类160
7.1.2压力管道破坏的分析方法160
7.2几种常见压力管道破坏形式的破坏过程161
7.2.1韧性破坏161
7.2.2脆性破坏164
7.2.3腐蚀破坏166
7.2.4疲劳破坏171
7.2.5蠕变破坏173
7.3压力管道的事故分析174
7.3.1事故的现场处理175
7.3.2技术检验和鉴定176
7.3.3事故综合分析177
7.4事故案例有限元分析180
7.4.1埋地天然气管道断裂故障诊断分析180
7.4.2循环流化床锅炉过热器爆管诊断分析184
第8章在用压力管道的安全管理和定期检验188
8.1压力管道安全管理的工作要点及主要措施188
8.1.1压力管道管理机构与职责188
8.1.2压力管道的档案管理190
8.1.3压力管道状况分析和参数的统计191
8.2压力管道的定期检验191
8.3压力管道的检验方法193
8.3.1资料审查194
8.3.2宏观检查194
8.3.3测厚检验194
8.3.4无损检测195
8.4压力管道的定期检验方案优化及修理后检验199
8.4.1压力管道的定期检验方案优化199
8.4.2压力管道的修理后检验201
8.4.3压力管道未焊透缺陷安全评定202
8.4.4压力管道腐蚀减薄后的评价204
8.5公用管道的检验205
8.5.1公用管道年度检验的项目与要求205
8.5.2公用管道全面检验的项目和要求206
8.5.3管道内检测209
参考文献210