高压管道仿真分析实例！证明安全系数应该是1.732
ASME B31.3，工艺管道，确定管道壁厚的计算公式：
但是国内翻译过来变成了2倍。(翻译错了?)
参考Charles Becht IV的《PROCESS PIPING: THE COMPLETE GUIDE TO ASME B31.3 Third Edition》原文，也是1.732倍。
本文通过一个管道模型，使用有限元分析方法，获得B31.3中高压管道计算公式的压力安全系数。
安全系数到底是不是1.732倍？
管道二维分析和三维分析模型如下图所示。内半径3.97mm，外半径7.14mm，壁厚3.17mm。
平面分析，网格如下。
三维分析，网格如下。
进行极限载荷分析，定义理想弹塑性材料模型。ANSYS软件弹塑性分析默认的屈服准则就是米塞斯准则。
2D平面应变分析，施加200MPa内压，计算到不收敛报错为止，算出对应极限压力。
| 几何线性分析 极限压力：115.2MPa | 几何非线性分析 极限压力114.4MPa |
3D分析，施加200MPa内压，计算到不收敛报错为止，算出对应极限压力。
| 几何线性分析 极限压力：110.3MPa | 几何非线性分析 极限压力109.9MPa |
根据B31.3中高压管道的计算公式。
P=2/3*170*ln(7.14/3.97)
=66.52MPa
对于2D分析，压力安全系数。
| 几何线性分析 | 几何非线性分析 |
| 115.2/66.52=1.7318 | 114.4/66.52=1.7198 |
对于3D分析，压力安全系数。
| 几何线性分析 | 几何非线性分析 |
| 110.3/66.52=1.658 | 109.9/66.52=1.652 |
综合以上内容可得：
1）压力安全系数为1.732，使用有限元2D平面应变分析可以很准确的体现出来；
2）仿真工具是一个强大的工具，应该加以学习和掌握！
来源：华仿CAE
