多层结构直埋热水供热管道应力原位实验及热—力耦合有限元分析

发布时间：2024-04-08 01:49

　　直埋热水供热管道由于受到周围土壤的位移约束作用,导致管道工作升温时其内层钢管的热膨胀力得不到完全释放,从而在钢管中会产生很大的应力。钢管应力过大会影响管道寿命和相关市政设施的安全。本论文针对直埋热水供热管道与土壤相互作用的复杂性,围绕多层结构直埋热水供热管道的应力特性展开研究。首先,利用直埋热水供热管道应力分析原理对大口径直埋热水供热管道进行了原位实验,并对聚氨酯保温材料的力学性能参数进行了实验测定;其次,利用大型通用有限元软件ANSYS建立了多层结构直埋热水供热管道及单层结构直埋热水供热管道的热-力耦合有限元模型;最后,应用该模型对直管段及管件的应力特性进行了全面计算分析,得到了一些有价值的成果。本论文的主要研究工作如下:1.通过在管道表面粘贴金属应变片的方法,采用无线远传技术对首次运行的直埋热水供热管道进行了一个采暖季的应力测试,得到了管道截面应力变化和管土摩擦系数变化规律。应力实测数据分析表明:对于沟埋管道,靠近沟壁的管道表面与背离沟壁的管道表面应力变化特点不同,不能认为管道同一断面处各点应力状态相同;摩擦系数受到温度影响,造成这一影响的主要原因是土压力随温度的变化,给出了受温度...

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2弯头受力计算图

在的问题和不足的应力分析方法比较成熟，但是没有考虑管道截面应力分布不力分析研究压一次应力校核热管道设计规范未要求对弯头进行内压一次应力校核。意一点处的内压环向应力为[31]：diiti2sin4sinPDRrRr头的曲率半径，m；道内径，m；头....

图1.3本论文的研究路线

第一章绪论到的应力分布进行验证。考虑到采用管土接触模型出现收敛困难的问题，本论文建立三维非线性土弹与管土接触模型进行对比验证。经对比验证后，将、折角等管段的应力分析。为便于应用，本论文经通主、支管长度的有限元模型。

图2.1低碳钢应力-应变曲线

第二章直埋供热管道应力分析理论来源于拉伸强度实验的结果。图2.1给出了低共有5个关键点。p点对应的应力为比例极限e点对应的应力为弹性极限，在o-p-e范围内应力恢复至o点。e点以后管道进入屈服状态过程的最高应力点sh为上屈服点，最低应力点se点以后，应力....

图2.2管道埋置方式

可以看出其验算的依据是疲劳分析。应力变化幅度不应大于3倍钢材的许用应力是根据疲劳期限为6倍钢材的许用应力确定的[112]。2.2埋管土压力2.2.1竖向土压力埋管所受周围土压力大小主要受管道的埋置方式、敷设深度、管道刚度的影响。管道的埋置方式有两种：沟埋式和上埋式（图....

本文编号：3948306