设备管口初始位移计算
正文共： 1083字 6图 预计阅读时间： 3分钟 在进行管道应力分析时，二次应力的计算需要设备管口的初始位移作为已知条件。以热管道设备为例，设备存在热膨胀，管口会产生热位移，这个热位移会对管道产生作用力。管口的热变形可以采用基本公式ΔL=αL(T-T0)来计算，式中，L为参考距离，可以理解为管口中心距离参考点的长度，α为平均线膨胀系数，T为计算温度，T0为常温，通常为20℃（本案例取workbench的默认常温22℃）。今天，我们以一个高温设备为例，借助以上公式和workbench平台分别计算管口的热变形量。
建立如下的高温设备，总共有三个接口，设备尺寸和接口尺寸如图所示。设备的线膨胀系数设定为常值1.2e-5/℃，设备本体温度按500℃计，底部三个支腿温度按200℃计。设备安装时将三个支腿底部固定（没有现实意义，这种安装方式对设备热应力是不利的），现需要计算三个管口的初始位移值。
我们现按上述的公式计算初始位移，首先看一下设备的特征，设备本体以ZY面为中心面，因此各管口在X方向上的热位移可不计，仅有Z方向和Y方向的热位移；另外，顶部的Φ114管口位于设备XY面的中心，因此Y方向热位移不计，只有Z方向热位移。顶部的Φ114管口（分为500℃本体段和200℃支腿段）：ΔLz=150*1.2e-5*(200-22)+568*1.2e-5*(500-22)=0.32+3.258=3.578mm底部的Φ89管口（Y方向只有500℃本体段，Z方向包括500℃本体段和200℃支腿段）：ΔLz=150*1.2e-5*(200-22)+56*1.2e-5*(500-22)=0.32+0.321=0.641mmΔLy=175*1.2e-5*(500-22)=1.0038mm底部的Φ40管口（Y方向只有500℃本体段，Z方向包括500℃本体段和200℃支腿段）：ΔLz=150*1.2e-5*(200-22)+36*1.2e-5*(500-22)=0.32+0.2065=0.527mmΔLy=194*1.2e-5*(500-22)=1.113mm ΔLy=1.0033mm，ΔLz=0.787mm。 各管口采用热变形公式和workbench计算的对比如下表 从上表可以看出对于管口截面法向上的热变形，公式计算结果和workbench计算结果非常相近，另外方向的差异较大。 
