约束管道(按 833.1 节定义):
对于直管:
SL 和 SC < 0.9ST (OPE)
SL 和 SC < 0.9ST (SUS)
SL < 0.9ST 和 Sc < ST (OCC)
且
* 应力报告将显示占许用应力比例最大的应力计算值和对应的许用应力。
对于所有其他组件
SL < 0.9ST (OPE, SUS, OCC)
非约束管道(按 833.1 节定义):
SL < 0.75ST (SUS, OCC)
SE < f[1.25(SC + SH) – SL] (EXP)
式中:
SL = SP + SX + SB
SP = 0.3S环向(约束管道);0.5S环向(非约束管道)
SX = R/A
SB = MB/Z(对于 SIF = 1.0 的直管/弯头);MR/Z(对于其他组件)
SC = Max (|S环向 – SL|, sqrt[SL2 – SLS环向 + S环向2])
MR = sqrt[(0.75iiMi)2 + (0.75ioMo)2 + Mt2]
SE = ME/Z
ME = sqrt[(0.75iiMi)2 + (0.75ioMo)2 + Mt2]
S = 定义的最小屈服强度
T = 温度折减系数
SH = 0.33SUT
SC = 0.33SU
SU = 定义的最小极限拉伸应力
CAESAR II 决定
您也可以让软件来确定适当的应力。软件基于管道系统中计算的轴向载荷来选择应力方程。当轴向管道荷载在极限载荷的 2.5% 以内时,软件应用完全约束的应力计算,否则应用无约束的应力计算。极限载荷是为了完全约束管道轴向抵抗热膨胀和压力伸长的线性叠加的荷载(当配置编辑器或特殊执行参数中的波尔登压力效应被选中时)。约束/非受约束状态可能每个单元都会有所不同。
软件使用以下荷载:
-
局部轴向力
-
热态力:E*a*AREA1
这里 AREA1 = p(Ro2-Ri2)
-
波尔登力:(1-2*s)*P*AREA2
这里 AREA2 = pRi2
并根据以下因素确定应力方程:
-
极限力 = 热态力 + 波尔登力
-
Delta = 极限力 + 局部轴向力
-
当 |Delta| / |极限力| £ 0.025,则使用弯曲约束的应力计算。
-
否则,使用非约束的应力计算。
该选项最适用于埋地管建模器,或者在使用约束条件对土壤/管道的相互作用进行建模时使用。
B31.8 在应力计算中区分约束管道和非约束管道。为了执行 B31.8,必须依据规范第 833.1 节定义哪段管系是约束管道。通常,约束管道是依靠土壤或支架阻止弯头弯曲部分发生轴向位移的管道。反之,非约束管道是弯头在轴向可自由移动或弯曲的管道。详见第 833.1 节。用埋地管建模器处理 B31.8 模型时,将埋设段定义为受约束管段。
对于约束管道,B31.8 规定操作工况应力应包括热应力轴向分量 —— 线性热膨胀引起的持续应力,但 SB 中不包括热弯曲应力。因为 CAESAR II 无法返回去将热膨胀内力和力矩从其他荷载中分离出来,因此计算得到的热膨胀轴向应力将包含在 SX 中(而非增加一个定值应力),而热膨胀弯曲应力则保守地包含在 SB 中。
直管或“大半径”弯头弯曲应力 SB 的定义与其他组件的不同。CAESAR II 把应力增大系数超过 1.0 的弯头作为“大半径”弯头,这消除了“大半径”弯头的岐义。
偶然荷载默认值
B31.8 的偶然荷载默认值是 1.111 (1/0.9),仅适用于直管的组合许用应力 SC 的计算。偶然工况下的许用应力是 ST,不是 0.9ST。规范没有许用应力增减的规定。
直管的偶然应力,存在两个应力(SL 和 SC), 与两个不同的许用应力限值进行比较。CAESAR II 仅显示计算应力与许用应力比值较大的应力。用户可以通过检查许用应力的大小,目测决定要打印的应力。
用 B31.8 计算压力硬化
该规范默认考虑压力硬化。通过在设置文件中改变使用压力硬化(Use Pressure Stiffening)选项,以在分析中不考虑弯头的压力硬化。
用 B31.8 修改柔性系数和应力增大系数
规范允许修改端部带法兰的弯头柔性系数和应力增大系数。
用 B31.8 计算承插焊接
B31.8 不区分咬边承插焊与不咬边承插焊。除非指定角焊焊高,否则软件对所有 B31.8 承插焊使用默认的应力增大系数 2.1。
根据 B31.8 使用异径管
异径管的使用须符合以下限制条件:
-
异径管圆锥角 Alpha 以 60° 为限
-
D1/SQRT(t1) 和 D2/SQRT(t2) 中的较大值不超过 100,其中 D1/t1 和 D2/t2 分别是大头和小头的直径和壁厚。