宋芳

上海华谊工程有限公司(上海 200241)

管道应力分析是石油化工装置中设备和配管布置的重要依据之一。CAESAR II软件是由美国COADE公司开发的一款应力分析软件，其操作简单、功能强大，深受用户喜欢，是众多工程公司通用的管道应力分析软件。但是，CAESAR II软件计算模型是将管系化为各个梁单元进行求解。这就决定了CAESAR II有着自身局限性——在解决大直径管线应力分析时，结果会有偏差。因为大直径管线在受到外力作用时，管件截面尤其是三通和弯头处的截面，由于受力会产生椭圆化变形，使该处的柔性系数和应力增大系数发生偏差，从而影响整个管系的应力计算结果。此外，大直径管系中设备管口的柔性对管系的应力计算影响重大，而传统的管口柔性分析方法有其局限性，往往无法应用在大直径管口分析中。

化工装置的大型化是目前发展的一个趋势，因此对大直径管系进行优化处理是目前工程设计亟需解决的问题。本研究运用FEA Translator对大直径弯头、三通的应力增大系数及柔性系数进行修正；对大直径管口，采用Nozzle PRO计算其柔性系数。通过有限元优化使大直径管系的应力计算结果更精确，方案更安全可行。

1 应力增大系数

在疲劳破坏循环次数相同的情况下，作用于直管的弯曲应力与作用于管件的名义弯曲应力之比称为应力增大系数(SIF)。名义弯曲应力是指弯矩除以抗弯截面模量。由于弯矩与管道组成件所在平面不同，应力增大系数分为平面内及平面外两种。……