管道應(yīng)力計算指導(dǎo)建議

[轉(zhuǎn)貼]壓力管道應(yīng)力分析部分第一章任務(wù)與職責(zé)1.

管道柔性設(shè)計的任務(wù)壓力管道柔性設(shè)計的任務(wù)是使整個管道系統(tǒng)含有足夠的柔性，用以避免由于管系的溫度、自重、內(nèi)壓和外載或因管道支架受限和管道端點的附加位移而發(fā)生下列狀況；1)

因應(yīng)力過大或金屬疲勞而引發(fā)管道破壞；2)

管道接頭處泄漏；3)

管道的推力或力矩過大，而使與管道連接的設(shè)備產(chǎn)生過大的應(yīng)力或變形，影響設(shè)備正常運行；4)

管道的推力或力矩過大引發(fā)管道支架破壞；2.

壓力管道柔性設(shè)計慣用原則和規(guī)范1)

GB50316-《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》2)

SH/T3041-《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》3)

SH3039-《石油化工非埋地管道抗震設(shè)計通則》4)

SH3059-《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》5)

SH3073-95《石油化工公司管道支吊架設(shè)計規(guī)范》6)

JB/T8130.1-1999《恒力彈簧支吊架》7)

JB/T8130.2-1999《可變彈簧支吊架》8)

GB/T12777-1999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》9)

HG/T20645-1998《化工裝置管道機械設(shè)計規(guī)定》10)

GB150-1998《鋼制壓力容器》3.

專業(yè)職責(zé)1)

應(yīng)力分析(靜力分析動力分析）2)

對重要管線的壁厚進行計算3)

對動設(shè)備管口受力進行校核計算4)

特殊管架設(shè)計4.

工作程序1)

工程規(guī)定2)

管道的基本狀況3)

用固定點將復(fù)雜管系劃分為簡樸管系，盡量運用自然賠償4)

用目測法判斷管道與否進行柔性設(shè)計5)

L型U型管系可采用圖表法進行應(yīng)力分析6)

立體管系可采用公式法進行應(yīng)力分析7)

宜采用計算機分析辦法進行柔性設(shè)計的管道8)

采用CAESARII進行應(yīng)力分析9)

調(diào)節(jié)設(shè)備布置和管道布置10)

設(shè)立、調(diào)節(jié)支吊架11)

設(shè)立、調(diào)節(jié)賠償器12)

評定管道應(yīng)力13)

評定設(shè)備接口受力14)

編制設(shè)計文獻15)

施工現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)5.

工程規(guī)定1)

合用范疇2)

概述3)

設(shè)計采用的原則、規(guī)范及版本4)

溫度、壓力等計算條件的擬定5)

分析中需要考慮的荷載及計算辦法6)

應(yīng)用的計算軟件7)

需要進行具體應(yīng)力分析的管道類別8)

管道應(yīng)力的安全評定條件9)

機器設(shè)備的允許受力條件（或遵照的原則）10)避免法蘭泄漏的條件11)膨脹節(jié)、彈簧等特殊元件的選用規(guī)定12)業(yè)主的特殊規(guī)定13)計算中的專門問題（如摩擦力、冷緊等的解決辦法）14)不同專業(yè)間的接口關(guān)系15)環(huán)境設(shè)計荷載16)其它規(guī)定第二章

壓力管道柔性設(shè)計1.

管道的基礎(chǔ)條件涉及：介質(zhì)溫度壓力管徑壁厚材質(zhì)荷載端點位移等。2.

管道的計算溫度擬定管道的計算溫度應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計條件及下列規(guī)定擬定：1)

對于無隔熱層管道：介質(zhì)溫度低于65℃時，取介質(zhì)溫度為計算溫度；介質(zhì)溫度等于或高于652)

對于有外隔熱層管道，除另有計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)外，應(yīng)取介質(zhì)溫度為計算溫度；3)

對于夾套管道應(yīng)取內(nèi)管或套管介質(zhì)溫度的較高者作為計算溫度；4)

對于外伴熱管道應(yīng)根據(jù)具體條件擬定計算溫度；5)

對于襯里管道應(yīng)根據(jù)計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)擬定計算溫度；6)

對于安全泄壓管道，應(yīng)取排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫度作為計算溫度；7)

進行管道柔性設(shè)計時，不僅應(yīng)考慮正常操作條件下的溫度，還應(yīng)考慮開車、停車、除焦、再生及蒸汽吹掃等工況。3.

管道安裝溫度宜取20℃4.

管道計算壓力應(yīng)取計算溫度下對應(yīng)的操作壓力。5.

管道鋼材參數(shù)按《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》SH/T3041－執(zhí)行1)

鋼材平均線膨脹系數(shù)可參考附錄A選用。2)

鋼材彈性模量可參考附錄B選用。3)

計算二次應(yīng)力范疇時，管材的彈性模量應(yīng)取安裝溫度下鋼材的彈性模量。6.

管道壁厚計算1)

內(nèi)壓金屬直管的壁厚根據(jù)SH3059-《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》擬定：當(dāng)S0<Do/6時，直管的計算壁厚為：S0=PD0/(2[σ]tΦ+2PY)直管的選用壁厚為：

S=S0+C式中

S0――直管的計算壁厚，mm；P――

設(shè)計壓力，MPa；D0――

直管外徑，mm；[σ]t――設(shè)計溫度下直管材料的許用應(yīng)力，MPa；Φ――

焊縫系數(shù)，對無縫鋼管，Φ＝1；S――

涉及附加裕量在內(nèi)的直管壁厚，mm；C――直管壁厚的附加裕量，mm；Y――

溫度修正系數(shù)，按下表選用。當(dāng)S0≥D0/6或P/[σ]t>0.385時，直管壁厚應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲勞、熱應(yīng)力及材料特性等因素綜合考慮擬定。2）對于外壓直管的壁厚應(yīng)根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定的辦法擬定。7.

管道上的荷載管道上可能承受的荷載有：1）重力荷載，涉及管道自重、保溫重、介質(zhì)重和積雪重等；2)

壓力荷載，壓力荷載涉及內(nèi)壓力和外壓力；3)

位移荷載，位移荷載涉及管道熱脹冷縮位移、端點附加位移、支承沉降等；4)

風(fēng)荷載；5)

地震荷載；6)

瞬變流沖擊荷載，如安全閥啟跳或閥門的快速啟閉時的壓力沖擊；7)

兩相流脈動荷載；8)

壓力脈動荷載，如往復(fù)壓縮機往復(fù)運動所產(chǎn)生的壓力脈動；9)

機器振動荷載，如回轉(zhuǎn)設(shè)備的振動。8.

管道端點的附加位移在管道柔性設(shè)計中，除考慮管道本身的熱脹冷縮外，還應(yīng)考慮下列管道端點的附加位移：1)

靜設(shè)備熱脹冷縮時對連接管道施加的附加位移；2)

轉(zhuǎn)動設(shè)備熱脹冷縮在連接管口處產(chǎn)生的附加位移；3)

加熱爐管對加熱爐進出口管道施加的附加位移；4)

儲罐等設(shè)備基礎(chǔ)沉降在連接管口處產(chǎn)生的附加位移；5)

不和主管一起分析的支管，應(yīng)將分支點處主管的位移作為支管端點的附加位移。9.

管道布置管道的布置盡量運用自然賠償能力：1)

變化管道的走向，以增加整個管道的柔性；2)

運用彈簧支吊架放松約束；3)

變化設(shè)備布置。4)

對于復(fù)雜管道可用固定點將其劃分成幾個形狀較為簡樸的管段，如L形、Π形、Z形等管段。擬定管道固定點位置時，宜使兩固定點間的管段能夠自然賠償。10.

宜采用計算機分析辦法進行具體柔性設(shè)計的管道1)

操作溫度不不大于400℃或不大于－502)

進出加熱爐及蒸汽發(fā)生器的高溫管道；3)

進出反映器的高溫管道；4)

進出汽輪機的蒸汽管道；5)

進出離心壓縮機、往復(fù)式壓縮機的工藝管道；6)

與離心泵連接的管道，可根據(jù)設(shè)計規(guī)定或按圖1-1擬定柔性設(shè)計辦法；圖1-1

與離心泵連接管道柔性設(shè)計辦法的選擇7)

設(shè)備管口有特殊受力規(guī)定的其它管道；8)

運用簡化分析辦法分析后，表明需進一步具體分析的管道。11.

不需要進行計算機應(yīng)力分析的管道1)

與運行良好的管道柔性相似或基本相稱的管道；2)

和已分析管道相比較，確認有足夠柔性的管道；3)

對含有同始終徑、同一壁厚、無支管、兩端固定、無中間約束并能滿足式(1)和式(2)規(guī)定的非極度危害或非高度危害介質(zhì)管道。Do·Y/(L-U)2≤208.3

――(1)Y=(⊿X2+⊿Y2+⊿Z2)1/2

――(2）式中：DO――管道外徑，mm；Y――管道總線位移全賠償值，mm；Δx、Δy、Δz分別為管道沿坐標(biāo)軸x、y、z方向的線位移全賠償值，mm；L――管系在兩固定點之間的展開長度，m；U――管系在兩固定點之間的直線距離，m。式(l）不合用于下列管道：(1)在激烈循環(huán)條件下運行，有疲勞危險的管道：(2)大直徑薄壁管道(管件應(yīng)力增強系數(shù)i≥5）：(3)不在這接固定點方向的端點附加位移量占總位移量大部分的管道；(4)

L/U>2.5的不等腿"U"形彎管，或近似直線的鋸齒狀管道。12.管道端點無附加角位移時管道線位移全賠償值計算當(dāng)管道端點無附加角位移時，管道線位移全賠償值應(yīng)按下列公式計算：⊿X=⊿XB-⊿XA-⊿XtAB⊿Y=⊿YB-⊿YA-⊿YtAB

⊿Z=⊿ZB-⊿ZA-⊿ZtAB⊿XtAB=α1(XB–XA）(T–T0）⊿YtAB=α1(YB–YA）(T–T0）⊿ZtAB=α1(ZB–ZA）(T–T0）式中：⊿X、⊿Y、⊿Z――分別為管道沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的線位移全賠償值，mm：⊿XA、⊿YA、⊿ZA――分別為管道的始端A沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；⊿XB、⊿YB、⊿ZB――分別為管道的末端B沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；⊿XtAB、⊿YtAB、⊿ZtAB――分別為管道AB沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的熱伸長值，mm；αt――管道材料在安裝溫度與計算溫度間的平均線膨脹系數(shù)，mm/mm·℃；XA、YA、ZA――管道始端A的坐標(biāo)值，mm；XB、YB、ZB――管道末端B的坐標(biāo)值，mm；T――管道計算溫度，℃；T0――管道安裝溫度，℃。13.例題運用鑒別式解題有兩種辦法：第一種辦法注意以下四點和上面“＋”、“－”號的取值。1)

假定一種始端，一種終端2)

始端固定，終端放開3)

熱膨脹方向由始端向終端4)

熱伸長量取正直第二種辦法注意以下四點。和SH/T3041-中的公式一致1)

假定一種始端，一種終端2)

始端固定，終端放開3)

熱膨脹方向由始端向終端4)

建立坐標(biāo)系，端點附加位移和熱伸長量與坐標(biāo)軸同向取“＋”，與坐標(biāo)軸反向取“－”。上題計算以下：⊿Y=⊿YB－⊿YA－⊿YtAB=0－4－12=－16mm⊿Y=⊿YB－⊿YA－⊿YtAB=4－(－5)－(－20)=29mm⊿Z=⊿ZB－⊿ZA－⊿ZtAB=2－0－(－24)=26mmY=(⊿Y2＋⊿Y2＋⊿Z2)1/2=[(－16)2＋292＋262]1/2=42.1mmDO．Y/(L－U)2=159*42.1/(14－8.4)2=6693.9/31.36=213.45>208.3因此需要進行具體分析，與上面的計算成果不同。這里需要闡明的是，不是計算過程錯誤，而是新舊原則管徑取的不一致，新原則為外徑。第三章

賠償器的選用首先應(yīng)運用變化管道走向獲得必要的柔性，但由于布置空間的限制或其它因素也可采用賠償器獲得柔性。1.

賠償器的形式壓力管道設(shè)計中慣用的賠償器有三種：Π型賠償器、波形賠償器、套管式或球形賠償器2.

Π型賠償器Π型賠償器構(gòu)造簡樸、運行可靠、投資少，在石油化工管道設(shè)計中廣泛采用。采用Π形管段賠償時，宜將其設(shè)立在兩固定點中部，為避免管道橫向位移過大，應(yīng)在Π型賠償器兩側(cè)設(shè)立導(dǎo)向架。3.

波形賠償器波形賠償器，賠償能力大、占地小，但制造較為復(fù)雜，價格高，合用于低壓大直徑管道。1)

波形賠償器條件(1)比用彎管形式賠償器更為經(jīng)濟時或安裝位置不夠時。(2)連接兩個間距小的設(shè)備的管道。其賠償能力不夠時。(3)為了減少壓降，推力或振動，在工藝過程上可行并且在經(jīng)濟上合理時。(4)為了保護有嚴格受力規(guī)定的設(shè)備嘴子。2)

波形賠償器的形式及合用條件(1)直管段使用軸向位移型；(2)兩個方向位移的L形，Z形管段使用角型；(3)三個方向位移的Z形管段使用萬向角型；(4)吸取平行位移的使用橫向型。3)

選用無約束金屬波紋管膨脹節(jié)時應(yīng)注意的問題(1)兩個固定支座之間的管道中僅能布置一種波紋管膨脹節(jié)；(2)固定支座必須含有足夠的強度，以承受內(nèi)壓推力的作用；(3)對管道必須進行嚴格地保護，特別是靠近波紋管膨脹節(jié)的部位應(yīng)設(shè)立導(dǎo)向架，第一種導(dǎo)向支架與膨脹節(jié)的距離應(yīng)不大于或等于4DN，第二個導(dǎo)向支架與第一種導(dǎo)向支架的距離應(yīng)不大于或等于14DN，以避免管道有彎曲和徑向偏移造成膨脹節(jié)的破壞；4)

帶約束的金屬波紋管膨脹節(jié)的類型帶約束的金屬波紋管膨脹節(jié)的共同特點是管道的內(nèi)壓推力(俗稱盲板力）沒有作用于固定點或限位點處，而是由約束波紋管膨脹節(jié)用的金屬部件承受。(1)單式鉸鏈型膨脹節(jié)，由一種波紋管及銷軸和鉸鏈板構(gòu)成，用于吸取單平面角位移；(2)單式萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，由一種波紋管及萬向環(huán)、銷鈾和鉸鏈組成，能吸取多平面角位移；(3)復(fù)式拉桿型膨脹節(jié)，由用中間管連接的兩個波紋管及拉桿構(gòu)成，能吸取多平面橫向位移和拉桿問膨脹節(jié)本身的軸向位移；(4)復(fù)式鉸鏈型膨脹節(jié)，由用中間管連接的兩個波紋管及銷軸和鉸鏈板構(gòu)成，能吸取單平面橫向位移和膨脹節(jié)本身的軸向位移；(5)復(fù)式萬向鉸鏈型膨脹節(jié)，由用中間管連接的兩個波紋管及銷軸和鉸鏈板構(gòu)成，能吸取互相垂直的兩個平面橫向位移和膨脹節(jié)本身的軸向位移；(6)彎管壓力平衡型膨脹節(jié)，由一種工作波紋管或用中間管連接的兩個工作波紋管及一種平衡波紋管構(gòu)成，工作波紋管與平衡波紋管間裝有彎頭或三通，平衡波紋管一端有封頭并承受管道內(nèi)壓，工作波紋付和平衡波紋管外端間裝有拉桿。此種膨脹節(jié)能吸取軸向位移和/或橫向位移。拉桿能約束波紋管壓力推力.慣用于管道方向變化處；(7)直管壓力平衡型膨脹節(jié)，普通位于兩端的兩個工作波紋管及有效面積等于二倍工作波紋管有效面積、位中間的一種平衡波紋管構(gòu)成，兩套拉桿分別將每一種工作波紋管與平衡波紋管互相連拔起來。此種膨脹節(jié)能吸取軸向位移。拉桿能約束波紋管壓力推力。5)

波紋管膨脹節(jié)在施工安裝中應(yīng)注意的問題(1)膨脹節(jié)的施工和安裝應(yīng)與設(shè)計規(guī)定相一致；(2)膨脹節(jié)的安裝使用應(yīng)嚴格按照產(chǎn)品安裝闡明書進行；(3)嚴禁采用使膨脹節(jié)變形的辦法來調(diào)節(jié)管道的安裝偏差；(4)固定支架和導(dǎo)向支架等應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖紙進行施工，需要改動時應(yīng)經(jīng)原分析設(shè)計人員承認；(5)膨脹節(jié)上的箭頭表達介質(zhì)流向，應(yīng)與實際介質(zhì)流向相一致，不能裝反；(6)安裝鉸鏈型膨脹節(jié)時，應(yīng)按照施工圖進行，鉸鏈板方向不能裝錯；(7)在管道系統(tǒng)(涉及管道、膨脹節(jié)和支架等）安裝完畢，系統(tǒng)試壓之前，應(yīng)將膨脹節(jié)的運輸保護裝置拆除或松開。按照國標(biāo)GB/T12777的規(guī)定，運輸保護裝置涂有黃色油漆，應(yīng)注意不能將其它部件隨意拆除；(8)對于復(fù)式大拉桿膨脹節(jié)，不能隨意松動大拉桿上的螺母，更不能將大拉桿拆除；(9)裝有膨脹節(jié)的管道，做水壓實驗時，應(yīng)考慮設(shè)立適宜的臨時支架以承受額外加到管道和膨脹節(jié)上的荷載。實驗后應(yīng)將臨時支架拆除。3.

套管式或球形賠償器套管式或球形賠償器因填料容易松弛，發(fā)生泄漏，在石化公司中極少采用。在有毒及可燃介質(zhì)管道中嚴禁采用填料函式賠償器。4.

冷緊1)

冷緊冷緊可減少操作時管道對連接設(shè)備或固定點的推力和力矩，避免法蘭連接處彎矩過大而發(fā)生泄漏。冷緊是將管道的熱應(yīng)變一部分集中在冷態(tài)，在安裝時(冷態(tài))使管道產(chǎn)生一種初位移和初應(yīng)力的一種辦法。當(dāng)管道沿坐標(biāo)軸X、y、Z方向的冷緊比不同時，每個方向的冷緊值應(yīng)根據(jù)該方向的冷緊進行計算。當(dāng)管道上有幾個冷緊口時，沿坐標(biāo)軸X、y、Z方向的冷緊值分別為各冷緊口在對應(yīng)坐標(biāo)軸方向冷緊值的代數(shù)和。管道采用冷緊時，熱態(tài)冷緊有效系數(shù)取2/3，冷態(tài)取1。2)

連接轉(zhuǎn)動設(shè)備的管道不應(yīng)采用冷緊由于施工誤差使得冷緊量難于控制，另首先，在管道安裝完畢后要將與敏感設(shè)備管口相連的管法蘭卸開，以檢查該法蘭與設(shè)備法蘭的同軸度和平行度，如果采用冷緊將無法進行這一檢查。3)

自冷緊如果熱脹產(chǎn)生的初應(yīng)力較大時，在運行早期，初始應(yīng)力超出材料的屈服強度而發(fā)生塑性變形，或在高溫持續(xù)作用下，管道上產(chǎn)生應(yīng)力松弛或發(fā)生蠕變現(xiàn)象，在管道重新回到冷態(tài)時，則產(chǎn)生反方向的應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為自冷緊。但冷緊不變化熱脹應(yīng)力范疇。4)

冷緊比冷緊比是冷緊值與全賠償量的比值。對于材料在陽變溫度下工作的管道，冷緊比宜取0.7。對于材料在非蠕變溫度下工作的管道，冷緊比宜取0.5。第四章

支吊架選用1.

管道跨距管道基本跨距的擬定事實上就是管系承重支架(或起承重作用的支架)的位置和數(shù)量的擬定，也就是說管系中承重支架的位置和數(shù)量應(yīng)滿足管道基本跨距的規(guī)定。為了簡化計算，對于水平持續(xù)敷設(shè)的管道，以三跨持續(xù)梁作為計算模型，并按承受均布載荷(指管道自重、介質(zhì)重和隔熱材料重之和)分別根據(jù)剛度條件和強度條件計算其最大允許跨距，取(Ll和L2)兩者之間的小值。(l)剛度條件：Ll=0.039(EtI/q)1/4

(裝置內(nèi))

L’l=0.048(EtI/q)1/4

(裝置外)式中L1、L'1――裝置內(nèi)(外)由剛度條件決定的跨距，m；Et――管材在設(shè)計溫度下的彈性模量，MPa；I――管子扣除腐蝕裕量及負偏差后的斷面慣性矩，mm4；q――每米管道的質(zhì)量，N/m。（2）強度條件：L2=0.1([σ]tW/q)1/2

(不考慮內(nèi)壓)L2=0.071([σ]tW/q)1/2

(考慮內(nèi)壓)式中[σ]t――管材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，MPa；W――管子扣除腐蝕裕量及負偏差后的抗彎斷面模數(shù)，mm3。I和W分別按下列二式計算：I=π（Do4-Di4）/64W=π（Do4-Di4）/32Do式中

Di――管道內(nèi)徑，mm；Do――管道外徑，mm。2.

管道支吊架的形式：管道支吊架的用途為：1)

承受管道的重量荷載(涉及自重、介質(zhì)重和隔熱材科重等)；2)

限制管道的位移，制止管道發(fā)生非預(yù)期方向的位移；3)

用來控制管道的振動、擺動或沖擊。因此，管道支撐的位置擬定、支撐型式的擬定以及管道支吊架本身的強度設(shè)計也重要是圍繞著上述支吊架的三個功效展開的。根據(jù)管道支吊架的用途能夠分為三大類：固定架限制了三個方向的線位移和三個方向的角位移；導(dǎo)向架限制了兩個方向的線位移；支托架(或單向止推架)限制了一種方向的線位移。3.

承重支吊架以支撐管道自重及其它持續(xù)載荷為目的的支吊架統(tǒng)稱為承重支吊架，它重要用于避免管道因自重及其它持續(xù)載荷（如介質(zhì)重、隔熱材料重、雪載荷等）而造成的管道強度或剛度超出原則規(guī)定。根據(jù)管道相對于支撐構(gòu)造的空間位置不同，承重支吊架可分為支架和吊架兩大類。支撐件將管道支撐在它的上方時，這類支撐件叫做支架。用能夠空間擺動的支撐件(吊桿)將管道吊在其下面支撐時，這類支撐件叫做吊架。支架和吊架都能夠完全或部分限制管道的向下位移，但兩者的支撐效果有所不同。支架因與支撐管道之間可能存在摩擦而使得管道的水平位移受到一定的妨礙，同時產(chǎn)生摩擦力。支架的剛度也比較大，故其穩(wěn)定性較好。吊架對管道的約束剛度相對較小(除豎直方向外)，也不存在摩擦力，如果在一根較長的管道中吊架用的太多，會使管系不穩(wěn)定，故在一條管道中，普通不適宜均用吊架進行支撐。根據(jù)承受管道重量的特點不同，承重支吊架又分為剛性支吊架、可調(diào)剛性支吊架、可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架四類。1)

剛性支吊架剛性支吊架僅限制管道一種方向(普通為-Y方向)的自由度。它慣用于管道在支撐點無向上垂直熱位移和附加位移的狀況下，或用于支撐點有較小的向下位移和附加位移但不會由此在管系中造成較大的管系力的狀況下。剛性支吊架是應(yīng)用最多的一種支吊架。根據(jù)應(yīng)用場合和生根條件的不同，慣用的剛性支吊架系列有平(彎)管支托、假管支托、懸臂支架、臨管支架等。2)

可調(diào)剛性支吊架可調(diào)剛性支吊架是普通剛性支吊架的一種特殊型式，即通過旋擰可調(diào)螺絲，使支吊架的高度在一定范疇內(nèi)得到調(diào)節(jié)，用于有少量豎直方向的熱位移或附加位移的場合。在工作工況下，當(dāng)支撐點有豎直方向的熱位移或附加位移時，會使管道脫離支架(俗稱支架脫空)而起不到支撐作用，或使支架被頂死而產(chǎn)生較大的管系力，此時應(yīng)采用下面將要介紹的彈簧支吊架。如果支撐點豎直方向的熱位移或附加位移比較小并且又位于容易靠近的地方時，采用可調(diào)剛性支吊架比彈簧支吊架會更經(jīng)濟、更方便。3)

可變彈簧支吊架可變彈簧支吊架合用于支撐點有垂直位移、用剛性支吊架會脫空或造成過大熱脹推力的場合。與恒力彈簧支吊架相比，使用可變彈簧支吊架會造成一定的荷載轉(zhuǎn)移。為避免過大的荷載轉(zhuǎn)移，可變彈簧支吊架的荷載變化率應(yīng)控制在25%下列。固然，有時根據(jù)實際需要而故意識地去分派管系在各支撐點的載荷，即故意識地給定一種較大的安裝載荷而獲得較大的載荷轉(zhuǎn)移。慣用強型的可變彈簧支吊架有支、吊兩種，根據(jù)載荷狀況和受力條件還可采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種型式。4)

恒力彈簧支吊架恒力彈簧支吊架合用于管道支撐點垂直位移量較大或管系受為規(guī)定較苛刻的場合。通過采用恒力彈簧支吊架，能夠避免管道支撐點冷態(tài)和熱態(tài)的受力變化太大而造成管系本身的應(yīng)力或相連設(shè)備的受力超標(biāo)。恒力彈簧的恒定度應(yīng)不大于或等于6%，以確保支吊點發(fā)生位移時，支承力的變化很小。恒力彈簧支吊架普通采用描架型式，且根據(jù)受力狀況可并聯(lián)使用。如果認為剛性支吊架的剛度理論上為無窮大的話，那么恒力彈簧支吊架的剛度理論上則為零，而可變彈簧支吊架的剛度介于兩者之間，它等于彈簧產(chǎn)生單位變形所需要的力。4.

限位支吊架以限制和約束因熱脹而引發(fā)的管系位移為目的支吊架稱為限位支吊架。管系受熱而發(fā)生熱脹時，管系中的各點將發(fā)生位移。在管系中適宜設(shè)立限位支吊架，可控制支撐點的位移或某些方向的位移，使管系的變形或各點的位移朝著有助于保護敏感設(shè)備或有助于熱賠償?shù)姆较蜻M行。根據(jù)對管系熱位移約束的方式不同，限位支吊架又可分為固定支架、導(dǎo)向支架和止推支架三種。1)

固定支架固定支架可限制管道支撐點三個方向的線位移和三個方向的角位移，因此它慣用于管道上不允許有任何位移的地方。固定支架普通同時又能起承重作用。慣用的固定支架型式有焊接型管托和螺拴固定管托兩種。2)

導(dǎo)向支架導(dǎo)向支架可限制管道支撐點兩個方向的線位移，因此慣用于引導(dǎo)管道位移方向、使管道能沿軸向位移而不能橫向位移的狀況。當(dāng)用于水平狀況時，導(dǎo)向支架又同時能起承重作用。慣用的導(dǎo)向支架型式有管托型導(dǎo)向支架、光管型導(dǎo)向支架、管卡型導(dǎo)向支架等型式。3)

止推支架止推支架常替代固定支架用于限制管道的軸向位移。根據(jù)限位方式的不同，慣用的止推支架又分為"+X/+Z"和"-X/-Z"雙向止推支架和"+X/+Z"或"-X/-Z"單向止推支架兩種。慣用的止推支架為單向止推架，它可限制管道支撐點一種方向的線位移。5.

防振支架專門用于控制管道振動的支吊架叫做防振支架。防振支架慣用于控制或緩和往復(fù)式機泵迸出口管道或由地震、風(fēng)載荷、水擊、安全閥排出反力引發(fā)的管道振動場合。應(yīng)當(dāng)說，前面所講的支吊架類型中，除吊架以外，其它支架都在某種程度上起到防振作用，但它們中要么防振作用的效果不好，要么會帶來其它問題(如減少或限制了管系的熱賠償能力)，因此，工程上對于防振狀況則給出了專用支架。慣用的防振支架重要有兩類，其一是防振管卡，其二是阻尼器。1)

防振管卡防振管卡能有效地控制管系的高頻率強迫振動。防振管卡與固定支架不同，它允許管道有一定的軸向位移而使管系不會因熱脹而破壞。防振管卡與普通的剛性承重支架和導(dǎo)向支架不同它對管道施加了較大的剛度約束(從型式和數(shù)量上實現(xiàn))，且增加了架對管道的阻尼作用從而有效地阻滯了管系的振動。2)

阻尼器阻尼器與減振支架的最大區(qū)別遮于它予以了管系較大的自由度，因而對持續(xù)強迫型高頻機械振動的克制效果較差，它慣用于緩和瞬間激振(如主汽門忽然關(guān)閉、泵忽然停車、地震、水錘等)引發(fā)的有阻尼自由振動。工程上應(yīng)用的阻尼器有油壓式阻尼器、摩擦式阻尼器等。6.

現(xiàn)在工程上慣用的彈簧支吊架重要有兩類：即可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架，并且已形成原則系列。對應(yīng)的國標(biāo)為GB10181《恒力彈簧支吊架》和GB10182《可變彈簧支吊架》。1)

可變彈簧支吊架的工作原理可變彈簧支吊架的核心部件是一種被控制的圓柱彈簧，當(dāng)被支撐管道發(fā)生豎向位移時，會帶動圓柱彈簧的控制板使彈簧壓縮或被拉長。由虎克定律可知，此時彈簧壓縮或伸長所需要的力(也等于對管子的作用力)可用下式表達：F=k·δ

式中F――彈簧被壓縮或被拉長δ量時所需要的力，N；K――彈簧剛度，N/mzmδ――彈簧被壓縮或被拉伸的變形量，mm。彈簧剛度是一種只與彈簧本身參數(shù)(如彈簧直徑、彈簧材料等)有關(guān)的物理量，一旦彈簧參數(shù)一定，它是個常數(shù)(在其允許總變形量的30%~70%范疇內(nèi)是個常數(shù))。因此，此時彈簧對管道的作用力則與變形量成正比。工程上正是糊糊的這一性質(zhì)來進行有垂直位移的管道支撐的。對于原則彈簧支吊架來說，彈簧都是通過預(yù)壓縮然后裝入彈簧箱中的。因此，對于同樣一種變形量δ，此時壓縮彈簧所需耍的力F應(yīng)按下式計算：F=(δ1+δ)k=δ1k+δ·k=F1＋kδ式中

δ1――彈簧預(yù)壓縮的變形量，mmF1――彈簧預(yù)壓縮時的壓縮力，N；F、δ、k――意義同前。設(shè)F為彈簧支吊架的工作載荷，并用符號FG表達：設(shè)F1為彈簧支吊架的安裝荷載，并用FA表達：設(shè)S為彈簧在由安裝載荷變?yōu)楣ぷ鬏d荷時的變形量，并在彈簧被壓縮時取正號，被拉伸時取負號。S在管道支撐中即為管道支撐點的豎直位移量，支撐點的豎直位移向上時取正號，向下時取負號。可變彈簧支吊架的選型公式為：FA=kδ+FG

2)

慣用可變彈簧支吊架系列國標(biāo)GB1018S共給出了A、B、C、D、E、F、G七種原則型式，見圖所示。A型――上螺紋懸吊型；B型――單耳懸吊型；C型――雙耳懸吊型；D型――上調(diào)節(jié)擱置型；E型――下調(diào)節(jié)擱置型；F型――支撐擱置型；G型――并聯(lián)懸吊型。7.

可變彈簧支吊架的選用工程上，普通按熱態(tài)吊零的載荷分派原則擬定彈簧支吊架的受力。所謂熱態(tài)吊零，是指彈簧支吊架在熱態(tài)時承受的力應(yīng)等于冷態(tài)時由管系分派給它的力。按這樣的原則擬定的彈簧支吊架受力使得整個管系中各支撐點承受的自重力在熱態(tài)時比較均勻，但在熱態(tài)時管系中各點的總載荷會因位移荷載的作用而不再均勻甚至?xí)霈F(xiàn)嚴重的不合理現(xiàn)象，為此，工程上有時也采用冷態(tài)吊零的載荷分派原則。所謂冷態(tài)吊零是指彈簧支吊架在冷態(tài)時承受的載荷取冷態(tài)時由管系分派給它的載荷。與熱態(tài)吊零相反，此時在熱態(tài)狀況下管系各支撐點承受的自重載荷已不在均勻，而總載荷(涉及位移載荷)則是自然分派。為避免可變彈簧支吊架引發(fā)管系在熱態(tài)或冷態(tài)時有較大的載荷轉(zhuǎn)移，工程上?？刂扑妮d荷變化率不超出25％。根據(jù)這一限制條件，就能夠擬定彈簧支吊架的剛度k。在擬定彈簧支吊架的剛度時應(yīng)恪守這樣一種原則：在彈簧支吊架能滿足管系熱態(tài)和冷態(tài)的承載規(guī)定并且載荷變化率不超出規(guī)定值的狀況下，應(yīng)盡量選用剛度最小(指最小規(guī)格和最小允許位移值)的彈簧。按這樣的原則選用的彈簧支吊架，其安裝尺寸最小，價格最便宜，并且實際的載荷變化率最小。1)

串聯(lián)可變彈簧支吊架的選用當(dāng)管系中某點的垂直位移量較大時，從原則彈簧支吊架表中可能已選不到適宜的彈簧支吊架，即要么找不到最大工作位移能滿足載荷規(guī)定的原則系列，要么因剛度較大而使載荷變化率超出原則規(guī)定，此時可考慮采用串聯(lián)可變彈簧支吊架。彈簧串聯(lián)時，應(yīng)選最大載荷相似的彈簧，即彈簧的牌號相似，以確保每個彈簧的工作載荷和安裝載荷都落在允許范疇內(nèi)，而此時每個彈簧變形量則按其剛度的大小成反比分派。2)

并聯(lián)可變彈簧支吊架的選用當(dāng)管道支撐點的載荷超出原則可變彈簧支吊架的最大允許載荷時，或者受支撐條件(如豎管支撐)、生根條件等限制不適宜采用單個可變彈簧支吊架進行支撐時，可選用兩個或兩個以上的可變彈簧支吊架并聯(lián)支撐?？勺儚椈芍У跫懿⒙?lián)使用時，各彈簧應(yīng)為同一型號，以避免各彈簧支承力不同而造成管子的傾斜或偏轉(zhuǎn)。并聯(lián)時的各彈簧變形量相似，均等于管道在支撐點的位移量。并聯(lián)后的彈簧支吊架總剛度等于各分彈簧支吊架的剛度之和，即n個彈簧支吊架并聯(lián)時其總剛度為k=k1＋k2＋……＋kn，而各分彈簧承受的載荷平均分派，并等于總載荷的1/n。3)

可變彈簧支吊架的安裝規(guī)定可變彈簧支吊架在安裝前務(wù)必要壓縮到規(guī)定的安裝定位刻度(與安裝載荷對應(yīng)的刻度值)，并用定位銷進行定位。設(shè)立定位銷的另一種作用是使可變彈簧支吊架起臨時成為一種剛性支架，能夠避免諸如水壓實驗等非工作工況下因管道載荷臨時增加而引發(fā)的不利影響，對于大直徑氣體管道更應(yīng)考慮這個問題。管系在工作狀態(tài)下，有時也會出現(xiàn)非預(yù)期的載荷忽然增加現(xiàn)象，如減壓轉(zhuǎn)油線的"淹塔"現(xiàn)象。"淹塔"現(xiàn)象會造成管內(nèi)液體的忽然驟增，從而使其彈簧支吊架承受的載荷也驟然增大，彈簧支吊架的變形量也將隨之增大，使管系出現(xiàn)較大的載荷轉(zhuǎn)移，從而可能造成相鄰支架或設(shè)備接口處的超載破壞。對于可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象的管系，工程上常在彈簧支吊架的附近設(shè)立保險桿，以控制彈簧的最大變形量，即當(dāng)彈簧支吊架的變形量超出某一規(guī)定值時，保險桿將受力而成為剛性支撐。可變彈簧支吊架的定位銷應(yīng)在管系水壓實驗之后、裝置開車升溫之前拆除。8.

恒力彈簧支吊架當(dāng)管系在支撐點的豎向位移較大而選用可變彈簧會引發(fā)較大的載荷轉(zhuǎn)移時，應(yīng)考慮選用恒力彈簧支吊架。所謂的豎向位移較大只是一種相對概念，核心要看若選用可變彈簧支吊架時與否會引發(fā)較大的載荷轉(zhuǎn)移，并且較大的載荷轉(zhuǎn)移能否為管系本身強度和邊界條件所接受。如果管系的柔性不好，剛度較大，那么既使在較小的位移值狀況下，也會引發(fā)支撐點熱態(tài)和冷態(tài)的載荷差值較大，此時為減少載荷變化率也宜采用恒力彈簧支吊架。嚴格說來，恒力彈簧在其工作過程中對管道支撐點的力并不是恒定不變的，這是由于彈簧支架各運動部件之間存在摩擦力，并且各部件的尺寸、彈簧的剛度等都可能存在制造偏差，這些因素都會造成恒力彈簧在其工作行程范疇內(nèi)對支撐點的力有少量的變化。普通狀況下，原則恒力彈簧支吊架在其全程位移過程中的最大和最小載荷偏差應(yīng)控制在某個數(shù)值范疇內(nèi)，而工程上慣用恒定度這一概念來評判恒力彈簧的載荷變化。所謂恒定度是指恒力彈簧在其全行程范疇內(nèi)的最大、最小載荷值之差與最大、最小載荷值之和的比例，用式子表達即為：D=[(Fmax－Fmin)/(Fmax+Fmin)]X100%式中D――恒力彈簧的恒定度。普通狀況下，D應(yīng)不不不大于6%Fmax――恒力彈簧在全行程范疇內(nèi)出現(xiàn)的最大載荷值，N；Fmin――恒力彈簧在全行程范疇內(nèi)出現(xiàn)的最小載荷值，N。1)

恒力彈簧支吊架的工作原理當(dāng)恒力彈簧支吊架承受一種管道載荷磯時，F(xiàn)1將產(chǎn)生一種相對于O點的轉(zhuǎn)動力矩M1。M1將拉動三連桿AOB向下轉(zhuǎn)動，同時三連桿會帶動B點向右移動，從而使彈簧受到壓縮，產(chǎn)生一種彈簧力F2。F2相對于主軸O點也將產(chǎn)生一種轉(zhuǎn)動力矩M2。通過適宜的構(gòu)造和力的平衡設(shè)計，能夠使兩個力矩M1和M2始終保持平衡，并通過適宜的構(gòu)造尺寸設(shè)計，在保持力矩平衡的狀況下，只不停變換位置但大小不變，即實現(xiàn)對管道的恒力支撐。2)

恒力彈簧支吊架的選用換句話說，吊架的承載能力與其構(gòu)造設(shè)計有關(guān)。因此，支撐點的管道載荷是選擇恒力彈簧吊架的參數(shù)之一。根據(jù)熱態(tài)吊零原則，普通取管道荷載為冷態(tài)狀況下管系的分派載荷。另外，受吊架中各運行部件的構(gòu)造限制，吊點的位移是有限制的，甚至它不能按運行部件的最大運行位置來擬定吊點的位移范疇，由于運行部件達成極限位置時，會造成較大的承載偏差值。因此，對于一種構(gòu)造參數(shù)一定的恒力彈簧吊架，它允許的最大位移值也是擬定的。或者說，管道上時最大位移量也是擬定恒力彈簧吊架的參數(shù)之一。有關(guān)的原則已將慣用的恒力彈簧吊架進行了系列化，并對它進行了編號，每個編號的吊架其允許的最大承載和最大位移己列表給出，設(shè)計人員只要根據(jù)管道支撐點的載荷和位移查表即可擬定所需要的恒力彈簧吊架規(guī)格型號。9.

在管道中多設(shè)彈簧支吊架更安全嗎？不一定更安全，由于彈簧支吊架的剛度遠低于剛性支吊架，因此過多設(shè)立彈簧支吊架會使管系各點位移方向失去控制，管系穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生偏斜和振動。10.為什么要在高聳設(shè)備布置的豎直管道上設(shè)立導(dǎo)向架？如何設(shè)立？答：為了約束由風(fēng)裁、地震、溫度變化等引發(fā)的橫向位移。沿直立設(shè)備布置的立管應(yīng)設(shè)立導(dǎo)向支架。立管導(dǎo)向支架間的允許間距應(yīng)符合下表規(guī)定：11.為什么在沿反映器布置的高溫豎直管道上，普通要設(shè)立彈簧支吊架？答：沿反映器布置的高溫管道與反映器之間，或高溫管道與構(gòu)架之間有較大的位移差，因此普通要設(shè)彈簧支吊架來承受管道荷重。12.管道在支架上滑動的軸向最大允許位移量不適宜超出定型滑動管托長度的40%，以免管道在熱脹時將管托滑落于支架梁的下面，而在冷縮時不能恢復(fù)原位造成管道或支架損壞。如在賠償值允許的范疇內(nèi)，管道的位移量超出管托長度的40%時，可將管托長度適宜加大。13.支吊架的位置擬定從前面的介紹中能夠看出，不同的支吊架型式對生根條件有不同的規(guī)定，而從保障管系的本身強度、穩(wěn)定性、防振以及對邊界條件的規(guī)定來說，總存在著在管系的某個地方支撐、并以特定的支架型式支撐為最抱負。上述的兩個條件有時是矛盾的，即最抱負的支撐位置并不一定含有支架生根條件，可用的生根條件并不一定滿足最抱負的支架型式需要。要解決好這樣的問題是比較難的，或者說要將它上升到理論上去敘述是比較難的，有時工程經(jīng)驗比理論更合用。實際的空間管系也是多樣化的。1)

基本原則(1)對于不同的管系，在擬定其支吊架位置時都應(yīng)恪守下列基本原則：管道支吊架的位置、數(shù)量、型式等應(yīng)能滿足管系靜應(yīng)力分析的規(guī)定。這個規(guī)定涉及管系本身的強度、穩(wěn)定性、最大位移以及對相連設(shè)備、生根設(shè)施的力學(xué)規(guī)定；(2)管道支吊架的位置、數(shù)量、型式應(yīng)能滿足管系動應(yīng)力分析的規(guī)定。這個規(guī)定涉及管系對管道的機械振動、水擊、放空反沖擊、地震、風(fēng)載等載荷作用下的力學(xué)規(guī)定；(3)管道支吊架應(yīng)含有對應(yīng)的生根條件。當(dāng)該條與上述兩條發(fā)生沖突肘，應(yīng)考慮變化管系的走向，最后使上兩條規(guī)定得到滿足；(4)支吊架應(yīng)盡量運用已有的建構(gòu)筑梁柱、平臺、設(shè)備本體、加熱爐鋼構(gòu)造、地面等作為生根點。對于有可能集中支撐的管道，應(yīng)盡量選擇適宜的地方和方式集中支撐；(5)支吊架位置應(yīng)不妨礙操作人員的通行、設(shè)備的檢修和管道的拆卸等；(6)支吊架的位置尚應(yīng)考慮經(jīng)濟性原則。例如，對于管道比較集中的管廊，其跨距應(yīng)視多數(shù)管道的允許跨距而定，而不適宜以少數(shù)較小直徑管道的允許跨距擬定；(7)支吊架的位置應(yīng)盡量整潔有序，使支撐效果美觀大方。2)

承重支吊架位置的擬定承重支吊架的位置除滿足上述的基本原則之外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)支吊架位置應(yīng)能滿足管道最大允許跨度的規(guī)定?？缇嘁?guī)定見背面所述；(2)當(dāng)有集中載荷時，支架應(yīng)布置在靠近集中載荷的地方，以減少偏心載荷和彎曲應(yīng)力；(3)在敏感設(shè)備(泵、壓縮機)的附近，宜設(shè)立承重支架，以避免設(shè)備嘴子承受過大的管道荷載；(4)支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近；(5)當(dāng)塔器的水平管嘴直接安裝DN注150的閱門時，應(yīng)在閥門附近設(shè)承重支架；(6)沿立式容器、立式設(shè)備等敷設(shè)的豎直管道，應(yīng)在盡量靠近嘴子處的豎管上設(shè)承重支架；(7)普通較長的豎直管道，應(yīng)在靠近上面的端部設(shè)承重支架；(8)當(dāng)某些管道元件需要拆卸移走或相連設(shè)備需要拆卸移走時，應(yīng)考慮相連管子的穩(wěn)定性必要時應(yīng)設(shè)承重支架。3)

固定支架位置的擬定固定支架的位置除滿足上述的基本原則之外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)對于復(fù)雜管系，可用固定支架將它劃分成幾個形狀較先簡樸的管段，如L形管段、U形管段、Z形管段等，方便分段遇行分析計算和柔性設(shè)計；(2)擬定管道固定支架位置時，應(yīng)使其有助于兩固定點之間管段的自然賠償；(3)選用π形賠償器時，宜將其設(shè)立在兩固定支架的中部不能位于兩固定支架的中部時，π型賠償器距固定支架的距離不適宜不大于兩支架間距的1/3；(4)固定支架宜靠近需要限制分支管位移的地方；(5)固定支架應(yīng)設(shè)立在需要承受管道振動、沖擊載荷或需要限制管道多方向位移的地方；(6)迸出裝置的工藝管道和非常溫的公用工程管道，宜在裝置分界處設(shè)固定支架；(7)落地生根的調(diào)節(jié)閱組、蒸汽分派管、其它閥組和分派管等，應(yīng)一端設(shè)固定支架，但此時固定支架的位置不應(yīng)妨礙管系的熱賠償。4)

導(dǎo)向支架位置的擬定(1)豎直管道較長時，為了避免因風(fēng)載荷等引發(fā)的管道大幅度振動或擺動，應(yīng)在中間若干位置設(shè)立導(dǎo)向支架，以增加其穩(wěn)定性。(2)管廊上管道直線距離較長并且中間無固定點和止推支架時，應(yīng)在中間若干點設(shè)立導(dǎo)向支架，以避免管道產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定：(3)管道在拐彎處有較大位移并影響到鄰近管道或其它設(shè)施時，應(yīng)在適宜位置設(shè)立導(dǎo)向支架；(4)允許管道軸向位移而不允許橫向位移的位置應(yīng)設(shè)立導(dǎo)向支架；(5)水平設(shè)立的π型賠償器兩側(cè)應(yīng)設(shè)立導(dǎo)向支架，導(dǎo)向支架距賠償器的中心位置應(yīng)為32DN~42DN；(6)水平設(shè)立的自由型波紋管膨脹節(jié)兩端應(yīng)設(shè)立若干導(dǎo)向支架，第一組導(dǎo)向支架距膨脹節(jié)中心位置應(yīng)不不不大于4DN，第二組導(dǎo)向支架距第一組應(yīng)不不不大于14DN；(7)導(dǎo)向支架的位置應(yīng)不影響管道的自然賠償。普通狀況下，管道的彎頭、分支處不應(yīng)設(shè)導(dǎo)向支架。5)

限位支架位置的擬定限位支架的位置除滿足上述的基本原則之外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)限位支架在某些場合可替代固定支架，如賠償器的兩端，裝置邊界限的管道固定點等；(2)在熱態(tài)狀況下，當(dāng)管系的熱脹方向朝向敏感設(shè)備嘴子時，可在適宜的位置設(shè)立逆熱膨脹方向的止推支架；(3)剛度較大的管道對設(shè)備、設(shè)備基礎(chǔ)等產(chǎn)生較大推力時，可在適宜的位置設(shè)止推支架。1)

防振支架位置的擬定防振支架的位置除滿足上述的基本原則之外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)有機械振動的管道，應(yīng)設(shè)防振管卡。防振管卡的數(shù)量及位置應(yīng)滿足管系動應(yīng)力分析的規(guī)定；(2)有地震設(shè)防規(guī)定的管道應(yīng)在適宜位置設(shè)立防振支架；(3)可能發(fā)生水擊、兩相流等并且能引發(fā)管道的振動時，應(yīng)在適宜位置設(shè)立防振管卡；(4)防振支架的生根部分應(yīng)有足夠的剛度；(5)防振支架應(yīng)盡量沿地面設(shè)立；(6)防振支架宜設(shè)獨立基礎(chǔ)，并避免生根在廠房的梁柱上。14.摩擦系數(shù)1)

在管道柔性設(shè)計中，應(yīng)考慮支架摩擦力的影響，摩擦系數(shù)應(yīng)按下表選用。2)

重要關(guān)系進行應(yīng)力分析時應(yīng)考慮摩擦力對整個管系的受力分派。3)

對于轉(zhuǎn)動設(shè)備應(yīng)盡量采用吊架，以減少摩擦力對設(shè)備嘴子受力的干擾。4)

當(dāng)采用吊桿或彈簧吊架承受管道荷載時，可不考慮摩擦力的影響。15.例題彈簧支吊架編號（彈簧號）的選定當(dāng)用計算機程序?qū)艿肋M行應(yīng)力分析時，某些程序有自動選擇彈簧支吊架的功效，人工計算時，可根據(jù)彈簧所能承受的最大荷載和管道最大的垂直位移量選擇彈簧。管道的最大垂直位移量，可按本章第四節(jié)介紹的辦法計算，彈簧所承受的最大荷載由下述原則擬定。管道熱位移向上時：安裝荷載=工作荷載+位移量×彈簧剛度管道熱位移向下時：安裝荷載=工作荷載一位移繭×彈簧剛度CD42135-89系列彈簧荷載選用見表15－2－42。使用此表時，把管道的基本荷載視為彈簧的工作荷載，再根據(jù)位移方向及大小，在表中查出安裝荷載。查出安裝荷載后，再根據(jù)下式計算荷載變化率，使其不大于或等于25％：荷載變化率＝[（|PG－PA|）/PG]X100％≤25％式中

PG――工作荷載；PA――安裝荷載。例1：某根管道的工作荷載為7628N，運行時位移向上，位移量為10mm，根據(jù)管道安裝規(guī)定，需采用A型吊架，試選擇吊架型號：解：(l)查表15-2-42，暫定該吊架位移范疇為VS30(2)在表15-2-42的中線和上粗線之間查得工作荷載(基本荷載)為7628N的彈簧編號為13。(3)以7623N對應(yīng)的VS30刻度值向下l0mm查得安裝荷載為9123N。(4)驗算彈簧荷載變化率：[(|7628－9123|)/7628]X100％＝19.6％<25％(5)選用吊架型號為VS30A13。當(dāng)所選用的彈簧其荷載變化率〉25%時，應(yīng)減小彈簧剛度，另選位移范疇大一級的彈簧。例2：某管道工作荷載為17350N，運行時位移向上，位移量為12mm。根據(jù)管道安裝規(guī)定需采用G型吊架，試選擇吊架型號：解：(l)查表15-2-42，暫定該吊架位移范疇為VS30；(2)G型吊架每個吊架實際僅承受管道荷載的二分之一，即17350/2＝8675N。(3)在表15-2-42的中線和上粗線之間查得工作荷載為8675N的彈簧編號為13。(4)以8675N對應(yīng)的VS30刻度值向下l2mm查得安裝荷載為10469N。(5)驗算彈簧荷載變化率：[(|8675－10469|)/8675]X100％＝20.6％<25％(6)選用吊架型號為VS30G13第五章

應(yīng)力分析1.

進行應(yīng)力分析的目的是1)

使管道應(yīng)力在規(guī)范的許用范疇內(nèi)；2)

使設(shè)備管口載荷符合制造商的規(guī)定或公認的原則；3)

計算出作用在管道支吊架上的荷載；4)

解決管道動力學(xué)問題；5)

協(xié)助配管優(yōu)化設(shè)計。2.

管道應(yīng)力分析重要涉及哪些內(nèi)容？多個分析的目的是什么？答：管道應(yīng)力分析分為靜力分析和動力分析。1)

靜力分析涉及：(l)壓力荷載和持續(xù)荷載作用下的一次應(yīng)力計算――避免塑性變形破壞(2)管道熱脹冷縮以及端點附加位移等位移荷載作用下的二次應(yīng)力計算――避免疲勞破壞；(3)管道對設(shè)備作用力的計算――避免作用力太大，確保設(shè)備正常運行；(4)管道支吊架的受力計算――為支吊架設(shè)計提供根據(jù)；(5)管道上法蘭的受力計算――避免法蘭泄漏；(6)管系位移計算――避免管道碰撞和支吊點位移過大。2)

動力分析涉及：(l)管道自振頻率分析――避免管道系統(tǒng)共振；(2)管道強迫振動響應(yīng)分析――控制管道振動及應(yīng)力；(3)往復(fù)壓縮機氣柱頻率分析――避免氣柱共振；(4)往復(fù)壓縮機壓力脈動分析――控制壓力脈動值。3.

管道應(yīng)力分析的辦法管道應(yīng)力分析的辦法有：目測法、圖表法、公式法、和計算機分析辦法。選用什么分析辦法，應(yīng)根據(jù)管道輸送的介質(zhì)、管道操作溫度、操作壓力、公稱直徑和所連接的設(shè)備類型等設(shè)計條件擬定。4.

對管系進行分析計算1)

建立計算模型（編節(jié)點號），進行計算機應(yīng)力分析時，管道軸測圖上需要提供應(yīng)計算機軟件數(shù)據(jù)的部位和需要計算機軟件輸出數(shù)據(jù)的部位稱作節(jié)點：(1)管道端點(2)管道約束點、支撐點、給定位移點(3)管道方向變化點、分支點(4)管徑、壁厚變化點(5)存在條件變化點（溫度、壓力變化處）(6)定義邊界條件（約束和附加位移）(7)管道材料變化處（涉及剛度變化處，如剛性元件）(8)定義節(jié)點的荷載條件（保溫材料重量、附加力、風(fēng)載、雪載等）(9)需理解分析成果處(如跨距較長的跨中心點)(10)

動力分析需增設(shè)點2)

初步計算（輸入數(shù)據(jù)符合規(guī)定即可進行計算）(1)

運用計算機推薦工況（用CASWARII計算，集中荷載、均布荷載特別加入）(2)

彈簧可由程序自動選用(3)

計算成果分析(4)

查看一次應(yīng)力、二次應(yīng)力的核算成果(5)

查看冷態(tài)、熱態(tài)位移(6)

查看機器設(shè)備受力(7)

查看支吊架受力（垂直荷載、水平荷載）(8)

查看彈簧表3)

重復(fù)修改直至計算成果滿足原則規(guī)范規(guī)定（計算成果不滿足規(guī)定可能存在的問題）(1)

一次應(yīng)力超標(biāo)，缺少支架(2)

二次應(yīng)力超標(biāo)，管道柔性不夠或三通需加強(3)

冷態(tài)位移過大，缺少支架(4)

熱態(tài)水平位移過大，缺少固定點或Π型(5)

機器設(shè)備受力過大，管道柔性不夠(6)

固定、限位支架水平受力過大，固定、限位支架位置不當(dāng)或管道柔性不夠(7)

支吊點垂直力過大，可考慮采用彈簧支吊架(8)

彈簧荷載、位移范疇選擇不當(dāng)，人為進行調(diào)節(jié)5.

編制計算書，向有關(guān)專業(yè)提交分析計算成果1)

計算書內(nèi)容(1)

一次應(yīng)力校核內(nèi)容(2)

二次應(yīng)力校核內(nèi)容(3)

約束點涉及固定點、支吊點、限位導(dǎo)向點和位移點冷態(tài)、熱態(tài)受力(4)

各節(jié)點的冷態(tài)、熱態(tài)位移(5)

彈簧支吊架和膨脹節(jié)的型號等有關(guān)信息(6)

離心泵、壓縮機和汽輪機的受力校核成果(7)

經(jīng)分析最后擬定的管道三維立體圖，涉及支吊架位置、形式、膨脹節(jié)位置等信息2)

向有關(guān)專業(yè)提交分析計算成果(1)

向配管專業(yè)提交管道應(yīng)力分析計算書，計算書不提供應(yīng)甲方(2)

向設(shè)備專業(yè)提交設(shè)備需確認的設(shè)備受力(3)

如果支撐點、限位點、導(dǎo)向點的荷載較大，應(yīng)向構(gòu)造專業(yè)提交荷載數(shù)據(jù)(4)

將往復(fù)壓縮機管道布置及支架設(shè)立提交壓縮機制造廠確認6.

何謂一次應(yīng)力，何謂二次應(yīng)力？分別有哪些荷載產(chǎn)生？這兩種應(yīng)力各有何特點？答：一次應(yīng)力是指由于外加荷載，如壓力或重力等的作用產(chǎn)生的應(yīng)力。一次應(yīng)力的特點是：它滿足與外加荷載的平衡關(guān)系，隨外加荷載的增加而增加，且無自限性，當(dāng)其值超出材料的屈服極限時，管道將產(chǎn)生塑性變形而破壞。二次應(yīng)力是由于管道變形受到約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，它不直接與外力平衡，二次應(yīng)力的特點是含有自限性，當(dāng)管道局部屈服和產(chǎn)生小量變形時應(yīng)力就能減少下來。二次應(yīng)力過大時，將使管道產(chǎn)生疲勞破壞。在管道中，二次應(yīng)力普通由熱脹、冷縮和端點位移引發(fā)。7.

普通來說，管道上哪些點的應(yīng)力比較大？為什么？答：普通來說，管道上三通和彎管處的應(yīng)力比較大。由于，與直管相比，三通和彎管處的應(yīng)力增強系數(shù)比較大。8.

根據(jù)NEMASM23的規(guī)定，汽輪機管口受力應(yīng)滿足什么規(guī)定？答：NEMASM23對汽輪機管口受力的限制以下：定義機軸方向為X方向，鉛垂向上方向為+Y，汽輪機各管口受力必須滿足下列各項規(guī)定；(l)作用于任一管口上的合力及合力矩應(yīng)滿足下列規(guī)定：0.9144FR＋MR≤26.689De式中De――當(dāng)量直徑，mm；當(dāng)管口公稱直徑不不不大于200時，De=管口公稱直徑；當(dāng)管口公稱直徑不不大于200時，De=(管口公稱直徑+400)/3；FR――單個管口上的合力，當(dāng)接管采用無約束膨脹節(jié)時應(yīng)涉及壓力產(chǎn)生的作用力(凝汽式汽輪機垂直向下出口可不考慮膨脹節(jié)內(nèi)壓推力)，N；MR――單個管口上的合力矩，N·m。FR=(Fx2＋Fy2＋Fz2)1/2MR=(Mx2＋My2＋Mz2)1/2式中Fx、Fy、Fz――單個管口上X、Y、Z方向的作用力，N；Mx、My、Mz――單個管口上X、Y、Z方向的力矩，N·m。(2)進汽口、抽汽口和排汽口上的力和力矩合成到排汽口中心處的合力及合力矩應(yīng)滿足下列兩個條件：1)合力和合力矩應(yīng)滿足下列條件：0.6096Fc＋MC≤13.345DC其中：Fc――進汽口、抽汽口和排汽口的合力，N；Mc――進汽口、抽汽口和排汽口的力與力矩合成到排汽口中心處的合力矩，N·m；Dc――按公稱直徑計算得到的各管口面積之和的當(dāng)量直徑，mm。當(dāng)各管口面積之和折合成圓形的折算直徑不不不大于230mm時，Dc=折算直徑；當(dāng)各管口面積之和折合成圓形的折算直徑不不大于230mm時，Dc=(折算直徑+460)/3。2)FC和MC在X、Y、Z三個方向的分力和分力矩應(yīng)滿足下列條件：|Fcx|≤8.756Dc

|Fcx|≤13.345Dc|Fcy|≤21.891Dc

|Fcy|≤6.672Dc|Fcz|≤17.513Dc

|Fcz|≤6.672Dc式中Fcx、Fcy、Fcz――Fc在X、Y、Z方向上的分力，N；Mcx、MCy、Mcz――MC在X、Y、Z方向上的分力矩，N·m。(3)對于含有向下排汽口的凝汽式汽輪機，其排氣口安裝元約束膨脹節(jié)時，允許存在由壓力引發(fā)的附加力(此附加力垂直于排出口法蘭面并作用于中心)。對于此種汽輪機，在進行(1)、(2)兩項校核過程中，計算排汽口上的垂直分力時不涉及壓力荷載。對于含有向下排汽口的凝汽式汽輪機，還應(yīng)進行以下校核：同時考慮壓力荷載和其它荷載時，如果作用于排汽口的垂直分力不超出排汽口面積的0.1069倍，則認為壓力荷載在排汽口引發(fā)的作用力是允許的。力的單位為N，面積單位為mm2。9.

對高溫管道，用較厚的管子替代較薄的管子時，應(yīng)注意什么問題？答：管子壁厚的增加提高了管道的剛度，增加了管壁截面積和自重，因而必須對管道的柔性進行分析，以校核固定點、設(shè)備管口和各支吊架的載荷，還應(yīng)校核彈簧支吊架的型號與否適宜。10.塔頂部管口的熱膨脹量(初位移)應(yīng)如何擬定？答：塔頂部管口可分三類解決，即封頭中心管口、封頭斜插管口和上部簡體徑向管口，管口的熱膨脹量分別按下列辦法擬定：(1)封頭中心管口熱膨脹量的計算封頭中心管口只有一種方向的熱膨脹，即垂直方向，考慮到從塔固定點至封頭中心管口之間可能存在操作溫度和材質(zhì)的變化，故總膨脹量按下式計算：ΔY=Llαl(tl－t0)＋L2α2(t2－t0)＋……＋Liαi(ti－t0)

――（5－1）式中ΔY――塔頂管口總的熱膨脹量，cm；Li――塔固定點至封頭中心管口之間因溫度和材質(zhì)變化的分段長度，m；Αi――線膨脹系數(shù)，由20℃至ti℃的每米溫升1℃時的平均線膨脹量，cm/m·Ti――各段的操作溫度，℃；To――安裝溫度，普通取20℃(2)封頭斜插管口熱膨脹量的計算封頭斜插管口有兩個方向的熱膨脹，即垂直方向和水平方向的熱膨脹，垂直方向的熱膨脹量計算同（5－1）式，水平方向的熱膨脹量按下式計算：ΔX=Lαl(t－to)

――（5－2）式中ΔX――封頭斜插管口水平方向的熱膨脹量，cm；L――塔中心線距封頭斜插管口法蘭密封面中心的水平距離，m；α1――線膨脹系數(shù)，由20℃至t℃的每米溫升1℃時的平均線膨脹量，cm/m·t――塔頂部的操作溫度，℃；to――安裝溫度，普通取20℃(3)上部簡體徑向管口熱膨脹量的計算上部簡體徑向管口有兩個方向的熱膨脹，即垂直方向和水平方向的熱膨脹，垂直方向的熱膨脹量計算同式(5－1)，水平方向的熱膨脹量按下式計算；ΔX=Lαl(t－to)

(5－3)式中ΔX――上部筒體徑向管口水平方向的熱膨脹量，cm；L――分餾塔中心線距上部簡體徑向管口法蘭密封面的距離，m；α1――線膨脹系數(shù)，由20℃至t℃的每米溫升l℃時的平均線膨脹量，cm/m·℃t――塔上部的操作溫度，℃；t0――安裝溫度，普通取20℃11.在管道柔性設(shè)計中，計算溫度取正常操作溫度，與否總是偏于安全？答：在管道柔性設(shè)計中，計算溫度取正常操作溫度，并非總是偏于安全的。由于，在進行管道柔性設(shè)計時，不僅應(yīng)考慮、正常操作條件下的溫度，還應(yīng)考慮開車、停車、除焦、再生等狀況。12.在石油化工管道設(shè)計中可能碰到哪些振動？答：在石油化工管道設(shè)計中常見的振動有：(1)往復(fù)式壓縮機及往復(fù)泵進出口管道的振動；(2)兩相流管道呈柱塞流時的振動；(3)水錘；(4)安全閥排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的振動；(5)風(fēng)載荷、地震載荷引發(fā)的振動。13.往復(fù)壓縮機、往復(fù)泵的管道振動分析應(yīng)涉及哪些內(nèi)容？答：振動分析應(yīng)涉及：1)

氣(液)柱固有頻率分析，使其避開激振力的頻率；2)

壓力脈動不均勻度分析，采用設(shè)立緩沖器或孔板等脈動克制方法，將壓力不均勻度控制在允許范疇內(nèi)；3)

管系構(gòu)造振動固有頻率、振動及各節(jié)點的振幅及動應(yīng)力分析，通過設(shè)立防振支架，優(yōu)化管道布置，消除過大管道振動。14.何謂共振？在往復(fù)式機泵管道設(shè)計中可能引發(fā)共振的因素有哪些？可采用哪些方法避免發(fā)生共振？答：當(dāng)作用在系統(tǒng)上的激振力頻率等于或靠近系統(tǒng)的固有頻率時，振動系統(tǒng)的振幅會急劇增大，這種現(xiàn)象稱為共振。在往復(fù)機泵管道設(shè)計中可能引發(fā)共振的因素有：管道布置出現(xiàn)共振管長；緩沖器和管徑設(shè)計不當(dāng)造成流體固有頻率與激振頻率重疊造成氣(液)柱共振；支承形式設(shè)立或管道布置不當(dāng)?shù)仍斐晒芟禉C械振動固有頻率與激振動頻率重疊。要避免發(fā)生共振，應(yīng)使氣(液)柱固有頻率、管系的紡構(gòu)固有頻率與激振力頻率錯開。管道設(shè)計時應(yīng)進行振動分析，合理設(shè)立緩沖器，避開共振管長，合理布置管道和設(shè)立支架。15.管道柔性設(shè)計和防震設(shè)計有何關(guān)系？答：管道的柔性設(shè)計是確保管道有足夠的柔性以吸取由于熱脹、冷縮及端點位移產(chǎn)生的變形。防振設(shè)計是確保管系有一定的剛度，以避免在干擾力作用下發(fā)生強烈振動。管道的布置及支架設(shè)立在滿足柔性設(shè)計的規(guī)定同時還要滿足防振設(shè)計規(guī)定。16.什么是氣體的壓力脈動？壓力脈動用什么指標(biāo)來衡量？答：往復(fù)壓縮機的活塞在氣缸中進行周期性的往復(fù)運動，引發(fā)吸排氣呈間歇性和周期性，管內(nèi)氣體壓力不僅隨位置變化，并且隨時間作周期性變化，這種現(xiàn)象稱為氣體壓力脈動。壓力脈動的大小普通用壓力不均勻度來衡量。往復(fù)式壓縮機和往復(fù)泵的進出口管道除應(yīng)進行柔性設(shè)計外，還應(yīng)考慮流體壓力脈動的影響。壓力不均勻度δ的體現(xiàn)式以下：δ=[(Pmax－Pmin)/P0]X100％式中Pmax――不均勻壓力的最大值(絕壓)，MPa；Pmin――不均勻壓力的最小值(絕壓)，MPa；P0――平均壓力(絕壓)，P0=(Pmax＋Pmin)/2，MPa。17.什么是疲勞破壞？疲勞破壞普通發(fā)生在什么地方？答：疲勞破壞是指，在循環(huán)荷載的作用下，發(fā)生在構(gòu)件某點處局部的、永久性的損傷積累過程，通過足夠多的循環(huán)后，損傷積累可使材料產(chǎn)生裂紋，或使裂紋進一步擴展至完全斷裂。疲勞損傷普通發(fā)生在應(yīng)力集中處，例如管道的支管連接處。18.評定原則1)

慣用鋼管材料的許用應(yīng)力可參考《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》附錄C選用。2)

管道由于熱脹、冷縮和其它位移受約束而產(chǎn)生的二次應(yīng)力范疇不得不不大于按下式計算的許用應(yīng)力范疇。[σr]t=f(1.25[σ]10+0.25[σ]t)――（5－4）式中：[σr]t――管道材料的許用應(yīng)力范疇，MPa；[σ]10――管道材料在安裝溫度下的許用應(yīng)力，MPa；[σ]t――管道材料在計算溫度下的許用應(yīng)力，MPa；f――在預(yù)計壽命內(nèi)，考意循環(huán)總次數(shù)影響的許用應(yīng)力范疇的減小系數(shù)，按下表選用。3)

當(dāng)計算的應(yīng)力范疇不能滿足式（5－4）規(guī)定、且內(nèi)壓和外部持續(xù)荷載產(chǎn)生的一次縱向應(yīng)力σL低于[σ]t時允許將[σ]t與σL的差值加在許用應(yīng)力范疇中，以擴大二次應(yīng)力的許用范疇。在此狀況下，許用應(yīng)力范疇?wèi)?yīng)按下式計算。[σr]t=f[l.25([σ]10＋[σ]t)－σL]

――（5－5）式中：σL――由內(nèi)壓和外部持續(xù)荷載產(chǎn)生的一次縱向應(yīng)力，MPa。4)

對彎頭、三通等連接處應(yīng)考慮柔度系數(shù)和應(yīng)力增強系數(shù)，并按《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》附錄D計算。三通的柔度特性與其肩部構(gòu)造有關(guān)，選用三通時應(yīng)予以考慮。5)

為確保法蘭連接的可靠性，法蘭設(shè)計壓力不應(yīng)不大于按下列公式擬定的數(shù)值。PFD=P＋Peq

――(5－6)Peq=(16M/πDG3)＋(4F/πDG2)

――(5－7)式中：PFD――法蘭設(shè)計壓力，MPa；P――管道設(shè)計壓力，MPa；Peq――管道操作時，作用在法蘭連接處的彎矩和軸向力的當(dāng)量壓力，MPa；M――管道操作時作用在法蘭連接處的彎矩，N·mm；DG――墊片壓緊力作用中心圓直徑，mm；F――管道操作時作用在法蘭連接處的軸向力(N)。在計算中只考慮使管道受拉伸時的軸向力當(dāng)軸時管道受壓縮時，取F=0。6)

管道作用在設(shè)備或固定點上的推力和力矩應(yīng)按下列原則計算：(1)

按熱脹、冷縮、端點附加位移、有效冷緊、自重和支吊架反力等條件計算管道工作狀態(tài)下的推力和力矩；(2)

按冷緊、自重和支吊架反力等條件計算冷態(tài)下的推力和力矩；(3)

對于無中間約束的兩端固定的管道，其推力和力矩的瞬時最大值可接下列公式計算：Rm=R(1－2C/3)Em/Ea

――(5－8)Ra=CR或Ra=ClR(取其中最大值)

――(5－9)C1=1－[σ]t·Ea/σr·Em

――(11)式中：Rm――在最高或最低計算溫度下的瞬時最大推力(N)或力矩(N·m)；R――按全賠償值及Ea為基礎(chǔ)計算的推力(N)或力矩(N·m)；C――冷緊比，無冷緊時C=0；100%冷緊時C=1.0；Ea――安裝溫度下管道材料的彈性模量，MPa；Em――最高或最低計算溫度下管道材料的彈性模量，MPa；Ra――安裝溫度下的預(yù)計瞬時推力(N)或力矩(N·m)；Cl――預(yù)計的自均衡系數(shù)；σr――管道由于熱脹冷縮和其它位移產(chǎn)生的二次應(yīng)力，MPa。7)

設(shè)備管口的允許推力和力矩應(yīng)由制造廠提出，當(dāng)制造廠無數(shù)據(jù)時，可接下列規(guī)定進行核算。(1)

離心泵管口的允許推力和力矩應(yīng)符合API610的規(guī)定；(2)

蒸汽輪機管口的允許推力和力矩應(yīng)符合NEMASM23的規(guī)定；(3)

離心壓縮機管口的允許推力和力矩應(yīng)符附合API617的規(guī)定；(4)

空冷器管口的允許推力和力矩應(yīng)符合API661的推薦值。8)

加熱爐接管的允許推力和力矩應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)

加熱爐接管的允許推力和力矩應(yīng)由加熱爐設(shè)計單位擬定；(2)

加熱爐接管的位移應(yīng)由加熱爐設(shè)計單位提出。9）壓力容器管口的允許推力和力矩應(yīng)由壓力容器設(shè)計單位提出，否則，管道施加在壓力容器的力和力矩應(yīng)由壓力容器設(shè)計單位確認.第六章

材料力學(xué)基礎(chǔ)知識1.

材料的強度理論有幾個？在管道強度設(shè)計中重要采用第幾強度理論？答：材料的強度理論有四種，分別是：1)

第一強度理論――最大拉應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力S=σl。它認為引發(fā)材料斷裂破壞的重要因素是最大拉應(yīng)力。亦即不管材料處在何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達成材料單項拉伸斷裂時的最大應(yīng)力值，材料即發(fā)生斷裂破壞。2)第二強度理論――最大伸長線應(yīng)變理論，其當(dāng)量應(yīng)力S=σ1－μ(σ2＋σ3)它認為引發(fā)材料斷裂破壞的重要因素是最大伸長線應(yīng)變。亦即不管材料處在何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大伸長線應(yīng)變達成材料單向拉伸斷裂時的最大應(yīng)變值，材料即發(fā)生斷裂破壞。3)第三強度理論――最大剪應(yīng)力理論，其當(dāng)量應(yīng)力S=σ1－σ3。它認為引發(fā)材料屈服破壞的重要因素是最大剪應(yīng)力。亦即不管材料處在何種應(yīng)力狀態(tài)，只要提大剪應(yīng)力達成材料屈服時的最大剪應(yīng)力值，材料即發(fā)生屈服破壞。4)第四強度理論――變形能理論，其當(dāng)量應(yīng)力為：

S=[1/(2)1/2][(σ1－σ2)2＋(σ2－σ3)2＋(σ3－σ1)2]1/2它認為引發(fā)材料屈服破壞的重要因素是材料內(nèi)的變形能。亦即不管材料處在何種應(yīng)力狀態(tài)，只要其內(nèi)部積累的變形能達成材料單向拉伸屈服時的變形能值，材料即發(fā)生屈服破壞。在管道強度設(shè)計中重要采用最大剪應(yīng)力強度理論。2.

什么是彈性變形？什么是塑性變形？答：構(gòu)件或物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后能完全恢復(fù)其原有形狀，不遺留外力作用過的任何痕跡，這種變形稱為彈性變形。構(gòu)件或物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，構(gòu)件或物體的形狀不能復(fù)原，即遺留了外力作用下的殘存變形，這種變形稱為塑性變形。3.

彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變服從什么關(guān)系？答：彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變服從廣義虎克定律，其具體體現(xiàn)式以下：εx=（1/E）[σx－ν(σy+σz)]εy=（