刚构桥的局部应力分析
可以这样来做
1）选定要做局部分析的部分，根据梁高、宽度，根据圣维南原理考虑边界效应的影响范围，多取出几个节段。
比如0#块，建议取到2号块（当然考虑梁高、宽等实际情况）。
2）提取相应边界上的midas计算结果，弯矩、剪力、轴力，预应力损失等等。3）按照选用的节段建立实体单元模型，将提取的midas结果施加到实体模型上。弯矩的施加可以采用顶底板的轴力差来完成。
注意：主要控制的因素为两点
1）钢束的有效应力
2）实体单元边界上的弯矩、轴力。
3）个人认为剪力的影响不是很大。
先谢过楼上的回复
接着问几个问题：
1.比如我要模拟零号块的预应力钢束布置，除了本身就锚固在零号块外侧截面的钢束（属于0#块）外，是否也需要模拟所有穿过零号块的钢束（比如2#、3#。。。22#钢束，假如是的话，模拟的方法是不是在0#块外侧截面把这些钢束截断当成直线钢束模拟即可。（按照你所说的控制因素之一，保证是有效的预应力）
2.这种局部分析是遵循圣维南原理的，你所提到的注意实体单元边界上的弯矩、轴力，就是要满足静力等效这个条件吧。但是假如剪力影响不大的话，我想求得局部实体单元的主应力，那不是就不准了吗？此外，我算的桥是一曲线连续刚构，因此在截断的截面处还有扭矩。那扭矩应该如何加在局部模型上呢？
3.静力等效还好理解，应该也能实现。对于零号块而言，可以把墩也建出来，只要对墩底实施位移边界条件的约束即可。那么对于我所提到的1/4跨处截面而言，我把该截面两侧的梁段取成实体后，该局部分析模型的位移边界条件应该如何取得呢？之所以我想对1/4跨处截面进行分析，是因为该桥为曲线桥，为了减小畸变对结构的影响，不仅在墩顶处，1/4跨处截面也设置了横隔板。
话可能比较长，但是意思应该都表达清楚了。
1、可以做成直束。
2、我当时做的是跨中合拢段的分析，边界条件是这样的
约束跨中截面的纵桥向位移和横桥向位移，约束梁段部截面的竖向位移
那么我们所施加的沿竖向的剪力就作用在了竖向的约束上，所以不起作用，呵呵，所以我说影响不大。
当然要具体情况具体分析，在0#的边界条件上还是要施加剪力。
3、四分之一截面的模拟方式可以参考我的跨中节段的模拟方式，至于剪力的施加可以继续讨论。
1.对于水编辑所提到的跨中合拢段的边界模拟情况，有没有什么理论依据。我一下想不明白。
还有你这样模拟之后的计算结果如何呢？能否贴出来大家一起学习下，因为细部分析是个细致活，差之毫厘，可能谬以千里。
2.四分之一截面是否可以采取这种模拟方式：墩顶方向的截面约束模拟为固定端，就是三个方向的位移全部约束住。跨中方向的截面是否应该分两种情况模拟，假如是未合拢前，就不约束，合拢后，就约束竖向位移。
3.还有对于局部模型应力边界的添加，水兄是怎么处理的呢？是否是延伸一段梁单元，然后将对应整体分析该截面处内力提取出来加到梁元上，然后将梁元和体元利用主从约束耦合起来？
4.再抛个问题。。。比如对于1/4处断面，我分别提取不同荷载工况下整体分析模型在该截面的内力施加到局部模型上。比如：最大悬臂前的几个节段浇筑、张拉；边跨合拢后、中跨合拢后等工况。这样是否可以对1/4处断面做施工节段的空间应力分析。可以那么做么？
1、边界问题
首先假定跨中截面的位移在纵桥向和横桥向是为0，只在竖向移动；取的局部模型的梁段只约束竖向，也就是跨中截面的位移是相对于梁格端部的相对竖向位移。
那么这个梁段在平面内的话就相当于一个沿中轴线对称的简支梁。
2、至于你提出的四分之一模型，我是这样考虑的：
如果你固定靠近桥墩方向的话，那么不管合龙前还是合龙后，都不能约束考虑跨中方向的竖向位移，因为其相对于另一端（靠近桥墩方向）是有竖向位移的，这一点可以考剪力和弯矩等等来调节。
3、对于局部端部模型的问题
实体部分多取出两个节段，避免边界效应对你分析（关心）节段的影响就够了。没有尝试过使用梁单元，因为假如使用梁和实体连接的话，只能采用刚接，那样对于你关心的部分还是有相当大的影响的，只能延长一两个节段再施加梁单元，不过这样已经没有必要了，直接把边界施加在实体上就可以了。
4、个人认为，只要解决了你的边界问题，应该可以这样来模拟。
第一个问题，就是边界问题，我当初，考虑了很久，认为自己的方法是众多备选方法里面最优的一个方法了。
当然，没有非常确凿的理论依据，考虑了一个方面，难免会忽略另外一个方面，大家指正。
找到那个关于混合单元的例子了
采用梁单元做整体分析模拟边界条件，然后在中间删除一段梁单元用实体单元代替，进行空间局部分析，比较经典，可以共享一下
现在把它索引过来
工程背景为钱江三桥,主要分析斜拉索锚固块的传力机理和局部应力分析
下面是有限元模型
混合模型(1)
混合模型（2）
局部实体模型(1)
锚固块局部模型
这是我前段时间做的一个模型，工程背景为钱江三桥,主要分析斜拉索锚固块的传力机理和局部应力分析.
局部模型中的预应力筋类型：
1)、桥面板中的横向预应力筋；
2)、箱梁顶底板的纵向预应力筋；
3)、腹板和横梁的竖向预应力筋；
4)、横梁曲线型预应力筋
（一）
建模思路为:
1)、建立空间杆系模型，单元类型为beam188和link8
2)、删除局部实体模型位置处的主梁杆单元
3)、在该位置处建立局部实体模型,梁段长为4.0m+6.0m=10.0m,4.0m为远离主塔方向节段长度，6.0m为靠近主塔方向节段长度。
4)、建立边界耦合条件：将实体模型的两个端面上的node与杆系模型上在同一x坐标上的node耦合x、y、z自由度；并将锚固块的锚断面上的node和斜拉索link8单元的下锚固node耦合x、y、z自由度
5)、加载求解
（二）
建模过程中需要注意的问题：
1)、预应力筋的建模就按照一般的思路：先生成混凝土体，然后在具体的位置vsbv、vsbw，然后选择line赋予link8实常数。因为预应力筋众多，如果用整个体去切割，既费时、费内存又会把体切得面目全非(布尔操作可以让你等到花儿也谢了)。所以我选择将混凝土箱梁分割成顶板、底板、腹板、斜腹板等不同的部分,即单独的体，然后在单独的体上切割出需要的线型，最后allsel再vglue或者vovlap一下。
2)、如果vsbw得太细，小块的体太多，尤其是尖角的体太多，就会出现“不能再进行布尔操作”的警告。这个模型的横梁本来有四根曲线预应力筋，但我试了N 遍，在生成了一个曲线筋的基础上，就无法再生成第二根曲线筋，总是出现上面的警告。后来只好近似地四根合一根。
3)、曲线筋的生成挺有讲究，基本步骤如下：
a) 生成两条直线筋
b）LINP,产生两条直线段筋的交点(注意,这一步操作删除了已经生成好的直线,只是产生了一个关键点)
c) 再由新生成的关键点与已知坐标的直线筋端点关键点生成两条直线
d）lfillt,由两条直线筋倒角成需要的曲线筋；
e）由曲线+直线拉伸成曲面+直面;
f）vsba生成曲线筋面
4)、曲线筋的选择成集。
对于喜欢命令流的ansys用户来说，perfect的就不会在命令流中途加上一些手动操作。所以在曲线筋的选择上，我也是想尽方法用命令流来实现。
开始我采取的措施是在切割出曲线筋后再在同一位置重新生成一条曲线（命令流再copy一遍），然后按照先前的那条曲线在每个被切断的位置也把第二条曲线切一遍（保证每个小段都重合，最后nummrg，kp，这样就把第二条曲线和第一条曲线重合并能保证了第二条曲线的cm集没有被删除。
可是在solve过程中，老是报错：内存不够。
只好按照排除法来检查模型：
a) 先局部模型加悬臂边界算一遍，如果能算通，则就是在混合模型的过程中出的错，如果不能算通，则是局部模型本身的问题。
b) 结果就发现局部模型本身算不过去，然后我又把预应力筋全部删除，发现可以算通，
c) 接下来我就一种一种地添加预应力筋，发现就是曲线筋出的问题。
d) 最后我就手选pick up曲线筋，后来就能算通了。
这一步花费了我近两天的宝贵时间。
5、边界耦合应注意的问题
1）命令：cerig
空间杆系单元有rot自由度，空间实体单元则没有rot自由度，所以
cerig,11027,all,ux,uy,uz
2）混凝土单元选用solid92，有mid point，耦合的时候需要把中节点去掉，否则会出现cp方面的错误
6、网格划分应注意的问题
a) 混凝土单元采用中节点的solid92，划分单元的时候能够应付被切得乱七八糟的不规则体，如果采用solid45就碰见过划分单元形状不好的警告
b) 划分网格后要仔细检查网格划分质量。不要急于solve体验自己成功的快感，一个模型往往不可能一次就算过。如果抱有急于求成的心态，自己就会变得越来越急，把过多的精力放在抱怨上。因为很多求解error都是提示内存不够，其实这不是机器内存不够的问题，而是你模型的问题，比如存在尖角，没有vglue，vovlap等。这些必须同过检查网格划分质量才能发现，这一过程是很枯燥的，模型很大，机器反映速度很慢，必须耐下心来一段一段地检查。
c) 划分网格易先esize小的后esize大的，这样网格划分质量比较高。
（三）
小结
1) 建立有限元模型，不要觉得把/prep7的模型建好就觉得大功告成了，唯有通过solve才能发现前处理模型中的错误。通过后处理发现/prep7模型中的好多错误,比如某根预应力筋忘了张拉的话,后处理中就不会在管道位置出现应力集中.
2) 遇见求解出错后，就应该静下心来想想对策.像这个模型有整体和局部两部分，就可以先保证整体和局部单独能算通，然后保证他们的混合正确。
逛okok的时候,发现很多人都在提问"内存不够"的问题, 也不知该怎么去解释这一现象.
我把亲身经历的一个项目,并且也是遇见了这类问题,总结了一下贴出来,希望抛砖引玉,能有人从中得到一些启发
另外,期待着别的ansysn用户能有命令流选择曲线筋方面的经验，与我分享,3U.
和无才，你好，刚才看了你的精彩留言，感觉颇有收获，我最近也做了一个桥梁项目，是全命令流做的，根据项目需要分了2个阶段：
阶段一：实体元+梁杆系+板壳元模型(SOLID45+BEAM44+LINK8+SHELL63) 又为可行性研究阶段，指导实际工作。
阶段二：梁杆系+板壳元模型(BEAM188+LINK8+SHELL63)
施工阶段应力变形分析。
现正在二阶段，有些东西想请教一下你，希望能够联系你
我的QQ：14999210 没找到你的QQ，如果可以的话，请你加我。
非常精彩的留言，有一点想请教：
混合模型中你提到了纵向、竖向、横向预应力。混合模型的梁单元部位中，梁单元应该不用输入竖向、横向预应力的吧，但在梁单元中的纵向预应力你如何输入？特别是纵向曲线预应力呢？（我感觉这个很麻烦的）另外斜腹板钢束内如果有预应力呢？
怪我没说清楚，这个混合模型主要是分析锚固区在恒载、二期铺装、索力、预应力这几种荷载下的局部应力分析。把实体单元模型嵌入整体杆系模型，只求模拟边界的准确。所以整体杆系模型里的杆单元，都是没有预应力的，既没有竖、横向预应力，也没有纵向预应力。文中提到了三种预应力都是存在于实体单元模型
内。杆系单元中加预应力如何实现，这也是我非常想知道的:)
和无才，你好！
看了下你的模型，有个问题想请教下：
你把杆系的节点和同一纵桥向坐标的实体节点耦合，有什么好的理论依据么？
我觉得杆系一个节点对实体局部节点的约束不是实际的约束情况啊，比如顶底板的传递剪力路径，能考虑好么？
我认为把局部模型和总体模型相接的地方共位移即可较精确的计算锚块内力，可是对实体而言，怎么使实体和beam的节点产生相同位移呢？转角应该不是精确的。这点你是怎么考虑的？你的计算结果是否是符合力学原理或者桥规的？是否可信？
我现在做桥的局部分析，希望能交流下，谢谢
和无才兄，我想请教一个问题，对于混凝土斜拉桥这类混合模型，梁单元中没有考虑预应力及没有考虑收缩、徐变因素，则在想要的截面处的位移是不确切的，也就达不到位移等效的原理要求啊，这样做是否可行？
交流的经验很好，对于没做过这样分析的有一定帮助，但单纯以局部分析为主要目标的话，似乎这么做是自找麻烦，你完全可以只做局部的一个梁段或者两个梁段，分别将每个断面的整体计算的内力施加在相应的位置即可，这样处理岂不更简单？倘若你在ANSYS中实现了影响线或影响面加载的话，这样处理似乎有必要，否则，我觉得大可不必如此，这是给自己增加麻烦！当然了，至少说明楼主还是一个高手的，希望有机会交流。
首先，明确要研究的对象，并延长至少2倍梁高的范围，建立局部分析的模型；
其次，所延长后的端面再往外建立梁单元以供方便的施加平面计算所得的NQM 内力。可以采用ANSYS中的cerig命令将梁单元与实体模型的端断面的节点耦合，当然你也可以采用约束方程，会取得较好的结果。
如果仅仅进行局部分析，可以采用强制位移或者等效节点力的形式，至于如何等效成节点力我还不是很清楚，约束如何加？至于采用强制位移的话，我想问一点的是，如果细部分析中没有加预应力，施加的位移是不是要考虑整体计算中包含预应力的荷载组合位移；如过细部分析中加了预应力荷载，施加的位移是不
是不包含预应力荷载组合下的位移
以上的讨论很精彩，继续期待中。。。。。。
和无才兄弟确实很强，我摸索了几个月才想到这个方法，但是我对你的模型提出一些问题，请你指教。
你的实体模型是不是太小了。对于宽度很大的桥梁，剪力滞效应的影响比较明显。通过我几个月的计算来看，至少在纵向上大于宽度方向的实体模型才能得到比较真实的情况。
我的计算模型是7*8
梁宽33米
这个例子确实比较不错，而且应用到了实际工程项目。有一定说服力
但是我在考虑一个问题：就是预应力的问题
这个例子，整体梁元模型的预应力应该是以等效荷载的形式加到结构上的，然后细部分析的实体段预应力钢束的模拟采用节点耦合法。我不太理解的是，假如全桥模型已经都考虑了所有的预应力效应，细部分析的时候再建立钢束单元并张拉，是否会使结果失真。
此外对于曲线连续刚构桥而言，假如采用这种方法，整体模型的预应力效应以等效荷载的形式添加似乎过于麻烦。空间索着实不好等效。
因此似乎只能采用通常的细部分析方法做处理，即必须运用圣维南原理并模拟所切割截面的边界条件。有一本书刚构——连续组合梁桥上，对零号块分析的处理是：按照设计单位所提供的切割截面处的内力值（考虑纵向预应力、自重、活载）以静力等效方式加到切割面上。此时零号块的钢束是没有模拟进去的。
预应力真是个麻烦的问题。
1、wentao8401兄提的这个问题，确实存在，但是其模型是没有施加预应力的。（这个混合模型主要是分析锚固区在恒载、二期铺装、索力、预应力这几种荷载下的局部应力分析。把实体单元模型嵌入整体杆系模型，只求模拟边界的准确。所以整体杆系模型里的杆单元，都是没有预应力的，既没有竖、横向预应
力，也没有纵向预应力。——引至原文），我其实也很疑惑施工节段如何模拟，如果施工节段不模拟，很难做到主梁的内力准确。有时间的话，仔细研究下其模型。
2、曲线连续刚构模拟空间索，又要增加一个平面内的弯矩，确实麻烦。ansys 本来就是个通用软件，这种模拟方法只是一个备选方案，再说，其准确性还有待校核，如果必须再采用另外一款软件校核的话，那也就没有必要这样来模拟了，呵呵。
3、想来想去，还是切割边界的办法比较可行，但是其边界条件的模拟应该仔细考虑。
你提到0#块的直束当然可以模拟成节点力的形式，和钢束是等效的。也就是说边界条件里面包含了钢束的作用。一般我们做分析的时候，是要做到你要分析节段的前一个工况。
比如我们分析跨中合拢段底板的钢束张拉时候对底板的作用情况，那么，我们做平面分析的时候就要做到跨中顶板束张拉完毕，再提取边界条件。
至于0#块的模拟，那要看看分析什么工况下的0#块情况了，具体问题具体分析。还有，你提到的这个0#块的模拟，是在哪一本书里面，能否推荐下？
1.对于这个混合单元斜拉桥的模型而言，我认为只对成桥阶段局部应力进行分析是可行的。斜拉桥一般是控制成桥内力以及线形处于合理状态下，根据无应力状态法的概念调整斜拉桥索力可以一劳永逸的满足成桥理想状态与各悬臂施工理想状态。而对于连续刚构而言，由于没有斜拉索这一有利、有效的调整“武器”，直接计算成桥状态与进行施工阶段分析进而确定的成桥状态其差别是很大的。
Conclusion:斜拉直接计算成桥状态是可行的，而连续刚构则不然。
2.局部分析确实需要一定的理论功底去选择边界条件，去判断计算结果，假如概念不清晰所做出来的结果就是本山大哥的特长“忽悠”了。因此还是不能急于求成，要多试验，多比较，多思考，这段时间我在建模，准备分别选取几种别人采用的边界条件进行分析（也包括水兄的边界条件，呵呵）。等自己认为结论拿得出手的时候一定贴出来与大家共同讨论。
3.我提到的那本书—，书名就叫“刚构——连续组合梁桥” 貌似咱们论坛的FTP 上可以下载。
谢谢水编辑的例子，我想问的是如果边界条件的支撑如上面叙述的施加，根据整体模型中的节点位移量，如何去计算位移边界？选取节段两端的水平及竖向位移不同，是否应给纵向约束以强制位移？这个位移量如何去计算？
为什么要采用位移加载呢？强制位移肯定是不合理的。
难道位移不是伴随着内力么，提取内力施加到边界条件上不是更可行吗？
个人觉得做合拢段的局部分析，可行的办法是假定某个截面固定不变，然后施加从平面分析中提取的相应截面的内力。
另外你的纵向有位移，那么边界条件的确还有待商榷。
请问为什么强制位移是不合理的，整体模型中每个阶段合拢段两端都会累积竖向及水平位移，我们假定竖向位移可以通过监控中的标高调整予以消除，那么水平方向的节点位移是不是不予考虑了？
如下图：
刚看的发图方法，不好意思
欢迎继续讨论
如以节点位移当作边界条件，从整体分析模型中读取节段左端水平位移2.63厘米，节段右端水平位移-1.75厘米；如果节段左端面荷载以面力施加，那么节段右端面纵向约束全部节点，并施以节点强制位移，请问老师们该强制位移如何计
算？
请问为什么强制位移是不合理的，整体模型中每个阶段合拢段两端都会累积竖向及水平位移，我们假定竖向位移可以通过监控中的标高调整予以消除，那么水平方向的节点位移是不是不予考虑了？
1）我说的是你上述的边界有问题，这样施加是不合理的，呵呵
首先你固定右端，左侧施加内力，右侧施加强制位移，你可以建模试试，看看强制位移是否加上去了？
另外我想知道你想模拟的是哪一种工况，比如说我们模拟的是成桥前底板合龙索张拉的情况，那么我们提取的边界就应该是合龙索张拉以前的边界条件，然后假定结构已经固定不动了，这种水平位移的来源无非是结构的轴力造成的，那么也就是说施加轴力也是一种可行的办法，位移只是轴力和单元属性的一种表现形式。
当然，你要施加位移也不是不可，但是边界条件如你所说的肯定是不行的。
如果摈弃上述思路，是否可以通过内力进行右端面应力状态分析，分层求出右端面节点的应变，以该应变值为基础分层给出各节点的强制位移？
忘不吝赐教，万分感谢
2）如果这样做，同样应该仔细想下你的边界条件的处理
谢谢水编辑的回复，现将42截面处纵向约束，施加38截面处的内力，节段模型给予竖向及横向约束，结果与预想吻合较好。内置劲性骨架对预应力吸收作用明显，是导致连续刚构桥跨中混凝土截面应力不足的原因之一。谢谢！
讨论个局部分析的问题，请大家发表意见
下图为一局部分析模型，W01、W02、W03等等为主桥腹板钢束，想分析整个桥梁运营工况0#块的受力情况，考虑圣维南原理，将节段取到3号块，在3#块的边缘施加平面程序提取的内力，W01、W02为结构的内力，需要建立钢束单元，那么W03的锚固点刚好在边界条件施加的截面上，那么此钢束为内力还是外力？（如果为内力，需要建立钢束单元，如果考虑成外力，其作用就应该包含在平面杆系提取的弯矩、轴力和剪力当中，不必再单独建立钢束进行计算）第二副图为合龙段的模拟，考虑边界条件的影响多取了三个节段，取的工况仍然
是中跨合龙，中跨底板钢束尚未张拉的阶段。
现在的做法是顶板钢束T19、T18、T17 考虑成向外侧的集中力。
桩身应力测试分析报告
精心整理第一章工程概况
根据**院提供的岩土工程勘察报告，该场地工程地质条件如下：
三、检测桩位示意图 四、钢筋应力计在桩身埋设位置示意图 钢筋应力计在各试桩中位置示意图
二、测试设备及钢筋测力计的埋设 1、每桩钢筋应力计设置在各土层交界面处，每一个截面设2只钢筋测力计（基本呈180°对称布置），各钢筋应力计埋设截面的平、剖面图如前图； 2、JTM-V1000振弦式钢筋应力计采用焊接法固定在钢筋笼主筋上，并与桩身纵轴线平行；
3、连接在应力计的电缆线用柔性材料保护，绑扎在钢筋笼内侧并 引至地面； 4、所有应力计均用明显标记编号； 5、仪器设备：检测仪器设备采用JTM-V1000振弦式钢筋应力计、JTM-V10B 型频率读数仪、集线箱等组成。 三、测试原理 1位2ε c1j = εεs1j 3E cj 、E sj —砼弹性模量、钢筋弹性模量[E s 取2.0×108(kPa)] A cj 、A sj —同一截面处砼面积、钢筋总面积。 εcj 、εsj —同一截面处砼与钢筋的应变 4、钢筋应力计受力的计算公式： ) 2()(' 2 02 ----------------??=-?=Si Sij S i ij Sij A E F F k P ε
式中： P Sij —第i 量测截面处在j 级荷载下应力计所受轴向力（kN ） F ij —第i 量测截面处在j 级荷载下应力计的实测频率值(Hz) F i0—i 截面处钢筋应力计的初始频率值（Hz ） K A si ’—56f ij P ij —i A i 12、弦式钢筋应力计宜放在两种不同性质土层的界面处，以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处(或以上)应设置一个测量断面作为钢筋应力计传感器标定断面。钢筋应力计埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。在同一断面处对称设置2个钢筋应力计。钢筋计应按主筋直径大小选择。仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的1.2倍； 3、使用前应对钢筋计逐个标定，得出压力(拉力)与频率之间的关系。带有接长 ) 3()(' -------------------------?= Si S Sij Sij A E P ε
局部应力应变分析法
1.局部应力应变分析法、名义应力疲劳设计法、疲劳可靠性设计法、损伤容限设计法 2.磨损、腐蚀、断裂 3.交变应力水平低、脆性断裂、损伤积累过程、断口在宏观和微观上有特征 4.表面应力水平比内部高、表面晶体束缚少，易发生滑移、表面易发生环境介质腐蚀、表面的加工痕迹或划痕会降低零件疲劳强度 5.材料在循环应力、应变作用下，某点或某些点发生局部永久性结构变形，在经过一定循环次数后产生裂纹或发生断裂的过程。 6.外加应力水平和标准试样疲劳寿命之间关系的曲线 7.疲劳寿命无穷大时的中值疲劳强度 8.在各级应力水平下的疲劳寿命分布曲线上可靠度相等的点连成曲线就能得到给定可靠度的一组SN曲线 9.理论应力:局部应力与名义应力的比值Kt=6t/6n 10.在应力集中和终加工相同的情况下，尺寸为d的零件的极限寿命与标准直径试样的极限寿命的比值 11.史密斯图、海夫图、等寿命图（相同寿命时在不同应力下的疲劳极限间关系的线图） 12.线性积累损伤理论： 13.载荷随时间变化的历程应力随时间变化的历程 14.零件的疲劳破损都是从应变集中部位最大局部应变处开始的 裂纹萌生以前，一般都会产生塑性变形 塑性变形是裂纹萌生和扩展的先决条件 零件的疲劳强度和寿命由应变集中部位的最大局部应力应变决定 15参数应力（名义应力）应变（局部应变） 特征应力疲劳应变疲劳 范围104-105-5*106 103-104-105 寿命总寿命裂纹形成寿命 曲线SN曲线古德曼曲线EN曲线，循环应力应变曲线 变形弹性变形应力应变成正比塑性变形较大 16真实应力 17材料在循环载荷作用下的应力应变响应循环应力应变曲线 18循环硬化：应力幅6a为常数，应变幅Ea随着循环次数增加而减少，最后趋于稳定 循环软化：应变幅Ea为常数，应力幅6a随着循环次数增加而逐渐减少 19.漫森四点：应变寿命曲线的弹性线上取2点，塑性线上取2点，通用斜率法 20.雨流法：Y方向为时间，X方向为应力大小 21.在循环加载作用下应力应变响应称为循环应力应变曲线 在循环加载作用下应力应变轨迹线称为应力应变迟滞回线 件加载拉伸到A卸载到O加载压缩到B加载拉伸到C（与A重合）形成的环线 22.损伤容限设计：以断裂力学理论为基础 以无损检测技术和断裂韧性与疲劳裂纹扩展速率的测定技术为手段 以有初始缺陷的寿命估算为中心 以断裂控制为保障 确保零件在使用期内能够安全使用的一种疲劳计算方法 23.应力强度因子：K是度量裂纹端部应力场强弱程度的一个参数 24.断裂韧度：应力强度因子的临界值，发生脆断时的应力强度因子。 25.性能、可靠性（规定条件规定时间完成规定功能）、维修性指标（规定条件时间程序方法恢复到规定状态） 26.广义可靠性=狭义可靠性（不可维修产品的可靠性）+可维修性 27.故障和失效（产品不能完成其规定功能的状态） 28.可靠度（规定条件时间完成规定功能的概率）
压力管道应力分析的内容及特点 马佳
压力管道应力分析的内容及特点马佳 发表时间：2019-10-10T10:51:38.057Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年13期作者：马佳 [导读] 压力管道应力分析是管道设计中最关键的工作之一。管道设计应根据工业金属管道设计规范进行，进行管道设计应该从管道应力、管道材料和配管方面着手。 新疆天麒工程项目管理咨询有限责任公司 834000 摘要：压力管道应力分析是管道设计中最关键的工作之一。管道设计应根据工业金属管道设计规范进行，进行管道设计应该从管道应力、管道材料和配管方面着手。因为压力管道上存在复杂性的各种载荷，进行压力管道的应力分析的难度较大，导致阻碍管道设计工作，而且管道在运行和生产过程中的安全和质量关键是因为应力而存在的，因此找到管道应力分析的方法具有重要意义。论述压力管道的应力特点和分布，能够提供给工程施工、管道选择和管道设计可靠的信息数据作参考，进而确保土建结构与管道连接的设备和管道自身的安全，保证了整个生产作业的安全，使压力管道提高使用价值。 关键词：应力；特点；压力；内容；管道 前言：压力管道具有十分广泛的应用范围，而且在各个场所中的应用作用十分关键，压力管道关键作用是运输物质，在重要的大型建设工程中应用，如冶金工程、电力工程、天然气体、石油化工等，为满足一些需要进行供给或运输。因为外界环境因素与整个管道系统均会很大程度的影响到压力管道应力，而且会受影响于流体的流动，这使应力分析增加了复杂度，应力分析压力管道应该结合实际的管道状况，尽量将接近实际、正确的分析结果准确模拟出来。 1应力分析压力管道的涵义 在市政建设行业、化工行业、石油石化等产业普遍应用到管道，这些行业存在较高要求的工程安全指数与投资额，对压力管道进行应力分析应该对概念充分了解。应力指的是管道构件应用在建设需要中承受的单位面积内力，其在荷载外力下形成的值较大，若是超出能够承受的材料极限强度，将造成管材失稳、破裂、变形等状况，关键在于因为外部热荷载与机械荷载导致的。应力分析管道的状况下，能够确保良好的使用工艺装置而且保持其柔软性，精准的计算与分析热荷载与机械荷载后，获取设计管道的配件参数，计算变形与应力、应力与荷载，提供给管道配置合理的数据凭据，能够使管道产生的震动干扰减少，进而错开震源的震动频率，使管道的可靠性与安全性得到确保。 2应力分析压力管道的内容 清楚了解分析的种类是应力分析压力管道的重要前提基础，按照不同种类应力的特点，应用针对性措施是压力管道减小应力，按照压力管道承受应力的作用方向、范围、强度大小，能够将压力管道上承受的应力分类成一、二次应力与峰值应力。应力分析压力管道的关键内容是管道材料的承受力、应力的影响因素、应力种类、管道应力分布、工作流程、分配的分析任务等。最重要的是应力种类，关于管道的设计工作技术方面的最基本要求是对应力的种类掌握了解并且快速分析。 2.1压力管道一次应力分析内容 导致压力管道形成一次应力是因为受到一定的外载荷，致使压力管道上存在外载荷的关键原因为受影响于外界力，如风压、介质压力、重力等，通过受到的平衡受力得知外界力与一次应力具有相同的大小，一次应力伴随改变的外界力改变，所以所以具备无自限性特点的一次应力所以出于无线增大的外力影响下，压力管道将无限制增长受到的应力，进而产生压力管道变形或裂缝的现象，然而压力管道受到的应力方向相反于外界力方向。因为压力管道受到的不确定方向的外界力，导致存在不同分布范围的应力，能够按照压力管道受到作用范围的一次应力，分成局部薄膜弯曲一次应力、一次应力与总体薄膜一次应力导致压力管道变形与破裂的关键原因在于被一次应力所影响，压力管道承受的一次应力大小若是比压力管道材料具备的塑性变形值大的状况下便会产生这种现象，进而致使运输流体在压力管道中对正常运行工程项目产生影响与损失。所以想要防止产生一次应力超出管材具备的塑性变形值，应该压力管道承受的外界力严格控制，而且在对压力管道选取管材时保证相较于外界力管材具备的塑性变形值更大。 2.2压力管道二次应力分析内容 像气体一样，被温度所影响，流体的体积大小将受到影响，因为对于液体来讲，压力管道具备的变形性特别小，在低温或高温的状况下，压力管道会出现热胀冷缩的状况，而且因为温度等原因导致连接于压力管道的设备出现初始位移，因为管道在这些状况下形成的变形致使被约束于外界条件，如土建结构、设备管口等，使应力形成，二次应力是因为附加位移与热胀冷缩等形成的。二次应力最基本的不同在于，二次应力没有一次应力存在的无自限性，而且二次应力不会由于改变外界力的大小而受到改变，若是外界力导致产生局部屈服的状况下，管道出现变形直到外界力和一次应力处于平衡状态，也不会影响到二次应力。在压力管道存在很大的塑性变形值的基础上，压力管道受到初次荷载的状况下，导致破坏压力管道的原因不是二次应力，压力管道受到多次变化的荷载的状况下，导致压力管道不断降低塑性变形值，使管道产生疲劳破坏的状况，压力管道会受到二次压力重要的破坏，关于管道受到二次应力而遭到破坏的状况，并非是受到一次应力限定的破坏时间，是因为循环次数与交变的应力导致的。 2.3压力管道峰值应力分析内容 在局部范畴中压力管道遭受的应力便是峰值应力，并非是压力管道承受的最大应力值，因为压力管道具有十分复杂的形状，会产生形状突变如急转等状况，受影响于突然产生变化的荷载致使峰值应力受力于压力管道，导致产生峰值的原因紧密关系着压力管道中构成设备仪器的形式，峰值压力不会导致压力管道产生破裂与变形的现象，然而在压力管道产生疲劳受力的状况下，若是受到峰值应力将导致压力管道破裂的状况形成。 3应力分析压力管道的特点探讨 伴随我国目前不断发展的科学技术和应力分析压力管道方面不断提高的技术水平，应力分析压力管道的状况下越发能够有效、清楚的将相关应力处理，然而在处理压力管道应力管道应力方面相比于西方发达国家还有明显的差异存在，导致产生差异的关键原因在于规范的校核原则不足。应力分析压力管道的过程中，设计人员通常情况下对局部薄膜应力和一次弯曲应力分析忽视，无法对产生一次应力的原因与受力全面的了解，进而致使对压力管道分析的数据有一定程度的差错产生，使工作人员编制的后期数据报告存在错误，从而使正常运行
基于元ANS的压力容器应力分析报告
压力容器分析报告
目录 1 设计分析依据 0 1.1 设计参数 0 1.2 计算及评定条件 0 1.3 材料性能参数 0 2 结构有限元分析 (1) 2.1 理论基础 (1) 2.2 有限元模型 (1) 2.3 划分网格 (1) 2.4 边界条件 (2) 3 应力分析及评定 (2) 3.1 应力分析 (2) 3.2 应力强度校核 (2) 4 分析结论 (3) 4.1 上封头接头外侧 (4) 4.2 上封头接头内侧 (5) 4.3 上封头壁厚 (7) 4.4 筒体上 (9) 4.5 筒体左 (10) 4.6 下封头接着外侧 (12) 4.7 下封头壁厚 (14)
1 设计分析依据 （1）压力容器安全技术监察规程 （2）JB4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》-2005确认版 1.1 设计参数 表1 设备基本设计参数 1.2 计算及评定条件 （1）静强度计算条件 表2 设备载荷参数 载荷进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。 1.3 材料性能参数 材料性能参数见表3，其中弹性模型取自JB4732-95表G-5，泊松比根据JB4732-95的公式（5-1）计算得到，设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2、表6-4、表6-6确定。 表3 材料性能参数性能
2 结构有限元分析 2.1 理论基础 传统的压力容器标准与规范，一般属于“常规设计”，以弹性失效准则为理论基础，由材料力学方法或经验得到较为简单的适合于工程应用的计算公式，求出容器在载荷作用下的最大主应力，将其限制在许用值以内，即可确认容器的壁厚。对容器局部区域的应力、高应力区的应力不做精细计算，以具体的结构形式限制，在计算公式中引入适当的系数或降低许用应力等方法予以控制，这是一种以弹性失效准则为基础，按最大主应力理论，以长期实践经验为依据而建立的一类标准。 塑性理论指出，由于弹性应力分析求得的各类名义应力对结构破坏的危险性是不同的，随着工艺条件的苛刻和容器的大型化，常规设计标准已经不能满足要求，尤其是在应力集中区域。若不考虑应力集中而只按照简化公式进行设计，不是为安全而过分浪费材料就是安全系数不够。基于各方面的考虑，产生了“分析设计”这种理念。采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹性失效”相结合的“弹塑性失效”准则，要求对容器所需部位的应力做详细的分析，根据产生应力的原因及应力是否有自限性，分为三类共五种，即一次总体薄膜应力( Pm) 、一次局部薄膜应力( Pc) 、一次弯曲应力( Pb) 、二次应力( Q) 和峰值应力( F) 。 对于压力容器的应力分析，重要的是得到应力沿壁厚的分布规律及大小，可采用沿壁厚方向的“校核线”来代替校核截面。而基于弹性力学理论的有限元分析方法，是一种对结构进行离散化后再求解的方法，为了获得所选“校核线”上的应力分布规律及大小，就必须对节点上的应力值进行后处理，即应力分类，根据对所选“校核线”上的应力进行分类，得出各类应力的值，若满足强度要求，则所设计容器是安全的。 按照JB4732-1995进行分析，整个计算采用ANSYS13.0软件，建立有限元模型，对设备进行强度应力分析。 2.2 有限元模型 由于主要关心容器开孔处的应力分布规律及大小，为减少计算量，只取开孔处作为分析对象，且取其中较为关心的大孔进行分析校核。分析设计所用的几何模型如图1所示。在上下封头和筒体之间存在不连续的壁厚，由于差距和影响量较小，此处统一采用上下封头的设计厚度。 图1 压力容器模型 2.3 划分网格 在结构的应力分析中，采用ANSYS13.0中的solid187单元进行六面体划分，如图2所示。图3~图5
压力管道应力分析计算软件在工程设计中应用的探讨
压力管道应力分析计算软件在工程设计中应用的探讨 摘要：随着新工艺和新设备的出现，发电、化工、海洋、石油、市政等领域， 管道的压力、温度、管径和壁厚不断加大，敷设的方式也越来越复杂。传统手工 进行管道应力分析的计算已不能满足实际的需要，各设计和研究单位借助专门的 管道应力分析软件进行计算已成为常态。 关键词：压力管道；应力分析；计算软件；工程应用 导言 上世纪60年代以来，随着发电、化工、市政等领域新工艺和新设备的不断出现，管道的压力、温度提高，管径和壁厚不断加大，管道应力分析也受到越来越 多的重视。由于计算机的不断普及，国际上出现了一批管道应力分析专用计算机 程序。国内虽然也出现了一些自行编制的管道应力分析程序但大多应用于少数特 定领域，与国外软件相比较，软件功能、开发完善、标准规范、技术支持等方面，还存在一定差距，实际使用中，大多数设计单位还是使用国外成熟的管道应力分 析软件。 1 管道应力分析的原则 管道应力分析主要保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀 冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 2 压力管道应力分析的内容和目的 2.1管道应力分析的内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括：1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算；2）管道热 胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算；3）管道对设备作 用力的计算；4）管道支吊架的受力计算；5）管道上法兰的受力计算。 动力分析包括：l）管道自振频率分析；2）管道强迫振动响应分析；3）往复 压缩机（泵）气（液）柱频率分析；4）往复压缩机（泵）压力脉动分析。 2.2 管道应力分析的目的 管道应力分析的目的：1）使管道和管件内的应力不超过许用应力值2）使与 管系相连的设备的管口荷载在制造商或规范规定的许用范围内；3）使与管系相 连的设备管口的局部应力在规定的允许范围内；4）计算管系的支架和约束的设 计荷载；5）进行操作工况碰撞检查而确定管子的位移量；6）优化管系设计。 3 工程设计中常用的压力管道应力分析软件 目前各大设计单位对压力管道应力分析计算基本采用计算机，但采用的软件 各院不尽相同，计算软件的开发品种较多。在压力管道计算方面采用软件情况： 化工、医药、机械行业设计采用美国的CAESAR II，AutoPipe较多，市政热水、蒸 汽及石油输送管道常用sisKMR、START软件。国内自主开发的软件有RJCAD热力 工程设计软件，主要用于热力管网的计算。 3.1.CAESAR II管道应力分析软件 CAESAR II软件历史久远，功能强大，包含动态和静态管道应力分析，在化工，石油，海洋工程方面有很多应用，在国内电力行业也有很多成功应用。 CAESARII可进行管系在承受自重、压力载荷、热载荷、地震载荷等静态载荷，和水锤、蒸汽锤以及安全阀泄放等动态载荷下的应力分析。软件的功能特点如下：
下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析
下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析 叶梅新,李一可 (中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075) 摘 要:采用大型通用有限元软件ANS YS ,运用有限元两步分析法,针对正在设计中的客运专线下 承式钢箱系杆拱桥拱脚局部结构的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚的结构构造及其细节的合理性做出了对比分析和综合评价。 关键词:下承式钢箱系杆拱;拱脚;有限元;应力中图分类号:U441 文献标识码:A 文章编号:1004—5716(2007)07—0165—05 1 概述 本文所述设计中客运专线下承式钢箱系杆拱桥,矢跨比为1/4.67,拱肋中心距16m ,拱轴线型采用二次抛物线;拱肋结构采用双肋平行变截面钢箱,钢箱截面宽为2m ,高 拱脚处为4.5m ,拱顶处3m ,中间截面高按内线直插;桥面系采用纵横梁与混凝土板半结合结构体系。混凝土板宽13.4m ,厚30cm ,全桥共设4片纵梁,19根横梁,2×15根吊杆,5根横撑。全桥轮廓尺寸见图1 。 图1 全桥轮廓图 ②钢丝直径不均、偏小。 (3)回缩: ①夹片应力不足。②夹片纹路纹理过浅。③夹片外壁及锚环内壁光洁度不足,摩擦力过大,导致挤压力不足。5 影响因素 影响钢绞线与锚具锚固效果的因素有以下几种:(1)锥面倾角α。在一定的范围内,α越小,挤压力越大。 (2)摩擦系数f 。锚环与夹片之间的摩擦力对锚环起反作用,保持接触面光滑可提高锚固性能。 (3)钢绞线与夹片的硬度。合理确定两者的相对硬度是维持咬合力的基础。 (4)夹片内螺纹。合理设计夹片内螺纹的几何尺寸,并在生产中保持其均匀性,有利于提高锚固性能,在 充分考虑锚环与夹片强度的前提下,控制与调整以上因素对设计和施工都具有十分重要的意义。6 预防措施 (1)保持预应力管道的顺畅,减少摩阻力。 (2)选用质量合格的锚具,使用前检查并剔除不合格的锚具和夹片。 (3)若锚环与夹片接触面较粗糙,涂抹黄油。7 结束语 通过对预应力施工过程中出现断丝、滑丝、回缩等故障原因的分析,及时地采取了相应的处理措施,为优质、高效地完成江溪塔大桥的施工提供保障。 参考文献: [1] 邵容光.结构设计原理[M ].人民交通出版社.[2] 范立础.桥梁工程[M ].人民交通出版社.
管道应力分析报告概述
管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范，使用方便快捷。交互式数据输入图形输出，使用户可直观查看模型（单线、线框，实体图）强大的3D计算结果图形分析功能，丰富的约束类型，对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库，并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模，并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头，三通应力强度因子（SIF）的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。 一、管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 二、管道应力分析的主要内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括： 1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏； 3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据； 5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。 动力分析包括：
l）管道自振频率分析——防止管道系统共振； 2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振； 4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 三、管道上可能承受的荷载 （1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； （2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； （3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； （4）风荷载； （5）地震荷载； （6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击： （7）两相流脉动荷载； （8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动； （9）机械振动荷载：如回转设备的振动。 四、管道应力分析的目的 1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值； 2）为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内； 3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内； 4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；
有限元分析报告样本
《有限元分析》报告基本要求： 1. 以个人为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；（不允许出现相同的分析模型，如相 同两人均为不及格） 2. 以个人为单位撰写计算分析报告； 3. 按下列模板格式完成分析报告； 4. 计算结果要求提交电子版，报告要求提交电子版和纸质版。（以上文字在报告中可删除） 《有限元分析》报告 一、问题描述 （要求：应结合图对问题进行详细描述，同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。图应清楚、明晰，且有必要的尺寸数据。） 一个平面刚架右端固定，在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1，中间施加一个Y 方向的-1000N 的力P2，试以静力来分析，求解各接点的位移。已知组成刚架的各梁除梁长外，其余的几何特性相同。 横截面积：A=0.0072 m2 横截高度：H=0.42m 惯性矩：I=0.0021028m4ｘ 弹性模量： E=2.06ｘ10n/ m2/ 泊松比：u=0.3 二、数学模型 （要求：针对问题描述给出相应的数学模型，应包含示意图，示意图中应有必要的尺寸数据；如进行了简化等处理，此处还应给出文字说明。） （此图仅为例题）
三、有限元建模（具体步骤以自己实际分析过程为主，需截图操作过程） 用ANSYS 分析平面刚架 1．设定分析模块 选择菜单路径：MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框，如图示，在对话框中选取：Structural”,单击[OK]按钮，完成选择。 2．选择单元类型并定义单元的实常数 （1）新建单元类型并定 （2）定义单元的实常数在”Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。0072”在IZZ 中输入“0。0002108”，在HEIGHT中输入“0.42”。其他的3个常数不定义。单击[OK]按 钮，完成选择 3．定义材料属性 在”Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中，依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图
压力管道应力分析报告部分
爪力管逍应力分析部分 第一章任务与职责 1.管道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、压和外载或因管逍支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况： 1）因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏： 2）管道接头处泄漏： 3）管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行： 4）管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏： 2.压力管道柔性设计常用标准和规 1）GB 50316-2000《工业金属管道设计规》 2）SH./T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规》 3）SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4）SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5）SH 3073-95《石油化工企业管逍支吊架设计规》 6）JB/T 8130. 1-1999《恒力弹簧支吊架》 7）JB/T 8130. 2-1999《可变弹簧支吊架》 8）GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀宵通用技术条件》 9）HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10）GB 150-1998《钢制压力容器》 3.专业职责 1）应力分析（静力分析动力分析） 2）对重要管线的壁厚进行计算 3）对动设备管口受力进行校核讣算 4）特殊管架设计 4.工作程序 1）工程规定 2）管逍的基本情况 3）用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4）用目测法判断管逍是否进行柔性设汁 5）L型U型管系可采用图表法进行应力分析 6）立体管系可采用公式法进行应力分析 7）宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8）采用CAESAR II进行应力分析9）调整设备布置和管道布垃
拱桥局部应力分析报告
目录 1工程概况 (2) 2分析方法 (4) 2.1受力特点 (4) 2.2分析方法 (4) 2.3分析软件 (4) 3计算模型 (4) 3.1整体杆系分析模型 (4) 3.2局部实体分析模型 (4) 3.3边界荷载 (5) 3.4边界位移约束 (6) 3.5工况组合 (6) 4主要计算结果 (6) 4.1主拱座主拉应力云图 (6) 4.2主拱座主压应力云图 (8) 4.3主拉应力等值面图 (9) 4.4横向正应力图 (9) 4.5纵向正应力图 (11) 4.6预埋板及钢管范梅塞斯应力云图 (12) 5结论及建议 (22)
1.工程概况主桥立面图如下：
图1-1 主桥立面图 2
2.分析方法 2.1 受力特点 11号、12号主桥中间主墩区域从构造角度来看，该处不仅是主跨两幅拱肋共同作用处，也是边跨两幅拱肋共同作用处，其上还承受着立柱的作用。因此该处构造复杂，是设计的关键部位。从受力角度来看，拱肋产生的巨大推力，都要通过主拱座传递给承台。综合以上因素，由于该处构造的复杂性导致受力的复杂性，并且容易产生局部应力集中，因此对主拱座的应力分布状况和应力大小进行计算分析是十分必要的。 2.2 分析方法 由于拱脚处结构构造复杂，采用考虑了剪切变形的三维Timoshenko梁单元也无法对其受力状况进行准确和仔细的模拟，因此需要采用空间实体有限元进行分析才能得到较真实的结构受力状态和应力分布。具体分析方法为建立局部模型，利用圣维南原理通过整体模型的分析结果来设置适当的边界条件以反映结构真实的受力状况。 2.3 分析软件 采用midas FEA，midas Civil。
球罐应力分析报告模板
XXX球罐应力分析报告 设备名称：XXX球罐 设备位号：XXX 应力分析报告
目录 1基本设计参数 (4) 2计算数据 (6) 2.1 计算条件 (6) 2.2材料性能数据 (7) 3主要受压元件计算 (8) 4整体结构分析计算 (9) 4.1 力学模型和有限元模型 (9) 4.2 载荷工况分析 (11) 4.3 载荷边界条件 (12) 4.4 位移边界条件 (15) 4.5 应力强度分布云图及路径选取 (15) 4.6 应力线性化及强度评定 (20) 4.7 整体结构强度评定汇总 (33) 5局部结构分析计算 (34) 5.1 人孔与接管N1/N4局部结构分析 (34) 5.1.1 力学模型和有限元模型 (34) 5.1.2载荷边界条件 (36) 5.1.3位移边界条件 (38) 5.1.4应力分布云图及路径选取 (39) 5.1.5 应力线性化及强度评定 (40) 5.1.6 人孔与接管N1/N4应力线性化及强度评定 (48) 5.2 人孔与接管V1/K3/K4局部结构分析 (48) 5.2.1 力学模型和有限元模型 (48) 5.2.2载荷边界条件 (51) 5.2.3位移边界条件 (53) 5.2.4应力分布云图及路径选取 (54) 5.2.5 应力线性化及强度评定 (55)
5.2.6 人孔与接管V1/K3/K4应力线性化及强度评定 (63) 5.3 人孔与接管K1/K2局部结构分析 (63) 5.3.1 力学模型和有限元模型 (63) 5.3.2载荷边界条件 (66) 5.3.3位移边界条件 (68) 5.3.4应力分布云图及路径选取 (69) 5.3.5 应力线性化及强度评定 (70) 5.3.6 人孔与接管K1/K2应力线性化及强度评定 (78) 5.4 人孔与接管N2局部结构分析 (78) 5.4.1 力学模型和有限元模型 (78) 5.4.2载荷边界条件 (81) 5.4.3位移边界条件 (83) 5.4.4应力分布云图及路径选取 (84) 5.4.5 应力线性化及强度评定 (85) 5.4.6 人孔与接管N2应力线性化及强度评定 (93) 5.5 人孔与接管N5局部结构分析 (93) 5.5.1 力学模型和有限元模型 (93) 5.5.2载荷边界条件 (96) 5.5.3位移边界条件 (99) 5.5.4应力分布云图及路径选取 (100) 5.5.5 应力线性化及强度评定 (101) 5.5.6 人孔与接管N5应力线性化及强度评定 (109) 6结论 (109) 附录 (109) 球罐SW6计算文件
ANSYS基础教程——应力分析报告
ANSYS基础教程——应力分析 关键字：ANSYS 应力分析 ANSYS教程 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享 应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析，应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学，本文主要是以线性静态分析为例来描述分析，主要容有：分析步骤、几何建模、网格划分。 应力分析概述 ·应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语，也就是结构分析。 ANSYS 的应力分析包括如下几个类型: ●静态分析 ●瞬态动力分析 ●模态分析 ●谱分析 ●谐响应分析 ●显示动力学 本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤，很快就会作其他分析。 A. 分析步骤 每个分析包含三个主要步骤:
·前处理 –创建或输入几何模型 –对几何模型划分网格 ·求解 –施加载荷 –求解 ·后处理 –结果评价 –检查结果的正确性 ·注意！ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的；
·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入； ·前处理的主要功能是生成有限元模型，主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。 ·通常先定义分析对象的几何模型。 ·典型方法是用实体模型模拟几何模型。 –以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。 –可能是实体或表面，这取决于分析对象的模型。 B. 几何模型 ·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。 –体由面围成，用来描述实体物体。 –面由线围成，用来描述物体的表面或者块、壳等。 –线由关键点组成，用来描述物体的边。 –关键点是三维空间的位置，用来描述物体的顶点。
天然气管道穿孔局部应力应变分析
天然气管道穿孔局部应力应变分析 发表时间：2020-03-24T09:49:13.023Z 来源：《文化时代》2020年1期作者：张益 [导读] 本文主要以X70天然气管道为研究对象，针对穿孔管道的局部力学特性进行分析，通过模拟针对穿孔管道的局部等效应力和塑性应变分布状况进行分析。 中国石油天然气管道公司中原输油气分公司山东省德州市 253000 摘要：本文主要以X70天然气管道为研究对象，针对穿孔管道的局部力学特性进行分析，通过模拟针对穿孔管道的局部等效应力和塑性应变分布状况进行分析。 关键词：天然气管道；穿孔；局部应力；应变 引言 天然气是一种高效的清洁能源，目前在生产生活中的应用非常广泛，而管道运输是天然气输送的主要方式，这种推广方式具有安全、高效的特征。天然气管道在长期运行过程中不可避免的会受到腐蚀作用影响，腐蚀深度不断增加会最终导致天然气管道出现穿孔现象，进而引发天然气泄漏，造成不可挽回的后果。 1 天然气管道穿孔模型 1.1穿孔实验模型 天然气管道在出现腐蚀现象后，随着时间的不断推移，发生腐蚀的位置会逐渐扩散，最终会形成穿孔。本次实验中选择的天然气穿孔管道内壁直径达到20mm，外壁直径为6mm[1]。 1.2穿孔有限元模型 以上述天然气穿孔管道模型为基础，充分利用Solid185单元来建立起从内向外以及从外向内两种穿孔管道模型，将管道利用自由网格进行划分，并针对发生穿孔位置附近的管道进行网格加密，并在此基础上对网格质量进行多次性的改善。 1.3材料模型 本次研究中主要选取了X70管线钢天然气管道为模型，这种天然气管道材质本身的弹性模量达到了210Gpa，柏松比达到0.3。该管材具备了一定的连续屈服特征，而且没有明显的屈服平台，针对建立模型进行多线推动强化，以此来描述管道本身的弹塑性[2]。 2 内压对最大应力-应变的影响最大 2.1 应力-应变随内压变化分析 为了能够针对天然气管道穿孔在不同的压力状况下局部位置的应力以及应变分布状况进行全面分析。针对天然气管道内壁施加了一个压力为25.0MPa的内压，与此同时设置了50个子部，也就是说，每一个子部增加表示内压升高了0.5MPa，针对每一个子部的最终计算结果进行详细统计之后就能够最终得出不同压力状况下天然气管道的应力-应变分布状况。在针对天然气管道穿孔局部最大等效应力、塑性应变变化趋势进行分析，为了能够对其变化状况进行更加清晰的展示，以16.0MPa为基点将所有应变数据划分成两组，并分别绘制曲线。 针对最终绘制出的曲线进行分析后可以知道，在最大等效应力、塑性应变变化方面内外穿孔相似度非常高，当内压上升到5.0MPa的情况下，最大应力增长趋势趋于缓慢。而与穿孔位置距离较远的位置开始出现塑性应变时，内压达到了16.0MPa，而此时，天然气管道发生穿孔的位置，最大应力、应变增长速度开始明显变大。 之所以出现这种现象是因为只有穿孔位置周围的天然气管道进入了塑性区，其他部分天然气管道管壁仍然处在弹性阶段，而天然气管道的弹性性能对塑性区塑性流动会产生一定的限制作用，导致塑性区实际产生的应变并不明显，而随着整个管道大部分位置进入塑性区之后，穿孔位置附近实际产生的塑性流动受到了限制作用也逐渐减小，在此基础上使得应变出现了明显增加现象。 随着内压的进一步增加，达到19.5MPa的时候，穿孔位置的最大应力达到了极限强度，因此开始逐渐趋于稳定。内压进一步增长到20.0MPa的情况下，内外穿孔位置附近最大塑性硬件呈现出指数倍的增长，在这种情况下天然气管道非常容易出现开裂现象。而管道穿孔之后，内压与正常运行压力相比较要小很多，因此要想达到20.0MPa比较困难，因此常温状态下通常不会出现开裂问题。 2.2 应力应变云图分析 在针对不同压力条件下穿孔局部应力应变云图技术分析可以知道，在穿孔位置的外壁边缘出现了应力-应变最大值，而且在天然气管道的径向方向上分布着较大的应力-应变。 当天然气管道内压达到16.0MPa的情况下，整个天然气管壁开始出现屈服现象，当内压进一步缓慢增加的时候，天然气管道关键部位最大应力应变出现了快速的增加现象，穿孔位置周边较大的应变分布范围也在迅速扩大；当内压达到19.0MPa的情况下，应变值超过0.026的分布范围外边缘与穿孔位置的距离已经非常远；当内压进一步增加，达到20.0MPa的时候，天然气管道的绝大部分管壁的应变值已经超过了0.026，沿着厚度方向天然气管道应变值分布在0.077~0.231和范围内[3]，由此也可以知道，天然气管道的穿孔开裂首先会从关键点开始，对沿着管壁的厚度方向逐渐形成贯穿性裂纹。 3 管道各参数对最大附近应变影响分析 3.1 穿孔尺寸影响 当天然气内压在20.0MPa情况下，分析最大应变于穿孔半径的关系趋势可以发现，随着穿孔孔径的逐渐增加，最大应变值在逐渐减小，当穿孔孔径超过一定数值的时候，最大塑性应变波动呈现出复杂化。这主要是因为，当穿孔半径相对比较小的时候，仅仅在穿孔的外壁边缘位置出现最大塑性应变，而当其超过某一个数值时，发生最大塑性应变的位置也会逐渐向着中间移动，这样就导致应变值的变化更加复杂。 3.2 管道壁厚对最大塑性硬件影响 天然气管道的壁厚对管道本身承载能力的影响非常大，因此天然气管道穿孔局部应力-应变分布状况也必然会受到管道壁厚的巨大影响。针对内压为20.0MPa情况下不同管道壁厚下最大应变与和穿孔距离较远位置的应变变化趋势分析可以知道。在壁厚不断增加的情况下，穿孔局部最大促进应变会出现明显下降，而且与距离穿孔位置较远位置的管壁应变变化状况相比较，穿孔局部实际发生的最大促进应
管道应力分析主要内容及要点
管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它们是子ASME B31 压力管道规范委员会领导下的编制的。 每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来的，如下所列： B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分区的供热和供冷系统中的管道。 B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相关的工艺流程装置和终端设备中的管道。 B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统：工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。 B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道 B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。 B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住宅内的管道，但不包括B31.1 所覆盖的只寸、压力和温度范围。 B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含水稀浆的管道。 管道应力分析的主要内容 一、管道应力分析分为静力分析析 1.静力分析包括： 1)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算一一防止疲劳破坏； 3)管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4)管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据： 5)管道上法兰的受力计算一防止法兰汇漏。 2.动力分析包括： 1)管道自振频率分析一一防止管道系统共振： 2)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3)往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析一一防止气柱共振； 4)往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 二、管道上可能承受的荷载 (1)重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等 (2)压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； (3)位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； (4)风荷载；
某大跨度钢管混凝土拱桥拱座局部应力分析
某大跨度钢管混凝土拱桥拱座局部应力分析 摘要：拱座是钢管混凝土拱桥中受力较为复杂部位之一，本文采用两步有限元法，对某大跨钢管混凝土拱桥拱座的受力情况进行了分析，得到其应力分布规律，对应力集中部位提出了构造改进建议，给类似结构的设计和施工提供参考。 关键词：大跨度钢管混凝土拱桥；拱座；局部应力；圣维南原理；两步有限元法 中图分类号：f540.32文献标识码：a abstract: the force acting on arch abutment is complex of concrete filled steel tube arch bridge. the arch abutment of a long-span concrete filled steel tube arch bridge is analyzed based on the second-order finite element method. the stress distribution is obtained and some suggestions for design and construction are recommended. keyword: long-span concrete filled steel tube arch bridge; arch abutment; local stress; saint-venantprinciple; second-order finite element method 中图分类号：文献标识码：文章编号： 1 引言 钢管混凝土拱桥是一种造型美观，受力合理的结构形式。在近十几年间，该结构形式在我国得到迅速的发展。大跨度钢管混凝土拱
机械零件的应力应变分析
§3－3机械零件的应力应变分析 一、拉（压）杆应力应变分析 （一）应力分析 前面应用截面法，可以求得任意截面上内力的总和，现在进一步分析横截面上的应力情况，首先研究该截面上的内力分布规律，内力是由于杆受外力后产生变形而引起的，我们首先通过实验观察杆受力后的变形现象，并根据现象做出假设和推论；然后进行理论分析，得出截面上的内力分布规律，最后 确定应力的大小和方向。 现取一等直杆，拉压变形前在其表面上画垂直于杆轴的直线和（图3-28）。拉伸变形后，发现 和仍为直线，且仍垂直于轴线，只是分别平行地移动至和。于是，我们可以作出如下假设： 直杆在轴向拉压时横截面仍保持为平面。根据这个“平面假设”可知，杆件在它的任意两个横截面之间的伸长变形是均匀的。又因材料是均匀连续的，所以杆件横截面上的内力是均匀分布的，即在横截面上各点处的正应力都相等。若杆的轴力为，横截面积为,,于是得： ???????????????????????? (3－2) 这就是拉杆横截面上正应力的计算公式。当为压力时，它同样可用 于压应力计算。规定拉应力为正，压应力为负。 例3－3? 图3-29（a）为一变截面拉压杆件，其受力情况如图示，试确定其危险截面。 解? 运用截面法求各段内力，作轴力图[图3-29（b）]： 段：????????? 段： 段：???????? 段： 根据内力计算应力，则得： 段：????????? 段：
段： 最大应力所在的截面称为危险截面。由计算可知，段和段为 危险截面。 （二）、拉（压）杆的变形 杆件受轴向拉力时，纵向尺寸要伸长，而横向尺寸将缩小；当受轴 向压力时，则纵向尺寸要缩短，而横向尺寸将增大。 设拉杆原长为，横截面面积为(图3-30)。在轴向拉力P作用下， 长度由变为，杆件在轴线方向的伸长为, 。 实验表明，工程上使用的大多数材料都有一个弹性阶段，在此阶段范围内，轴向拉压杆件的伸长或缩短量，与轴力和杆长成正比，与横截面积成反比。即，引入比例常数则得到： ??????????????????? （3－3） 这就是计算拉伸（或压缩）变形的公式，称为胡克定律。比例常数称为材料的弹性模量，它表征材料抵抗弹性变形的性质，其数值随材料的不同而异。几种常用材料的值已列入表3－1中。从公式（3－3）可以看出，乘积越大，杆件的拉伸（或压缩）变形越小，所以称为杆件的抗拉（压） 刚度。 上式改写为： 其中，而表示杆件单位长度的伸长或缩短，称为线应变(简称应变)，即。是一个无 量纲的量，规定伸长为正，缩短为负。 则（3－3）式可改写为：????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????? （3-4）式（3-17）表示，在弹性范围内，正应力与线应变成正比。这一关系通常称为单向胡克定律。 杆件在拉伸（或压缩）时，横向也有变形。设拉杆原来的横向尺寸为，变形后为（图3-30），则 横向应变为： 实验指出，当应力不超过比例极限时，横向应变与轴向应变之比的绝对值是一个常数。即 称为横向变形系数或泊松比，是一个无量纲的量。和弹性模量E一样，泊松比也是材料固有的弹 性常数。 因为当杆件轴向伸长时，横向缩小；而轴向缩短时，横向增大，所以和符号是相反的。