工业管道应力分析与工程应用

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出版者:中国石化
作者:宋岢岢
出品人:
页数:519
译者:
出版时间:2011-3
价格:88.00元
装帧:
isbn号码:9787511405319
丛书系列:
图书标签:
  • 配管
  • 工业管道应力分析与工程应用
  • 110
  • 管道应力分析
  • 工业管道
  • 应力计算
  • 工程应用
  • 管道设计
  • 有限元分析
  • 压力容器
  • 管道工程
  • 机械工程
  • 石油化工
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具体描述

《工业管道应力分析与工程应用》是一本配管设计工业管道应力分析参考书,既有系统的工业管道应力分析理论知识介绍,又有国内外大、中型工程项目工业管道应力分析典型的应用实例,同时能够紧密结合最新的现代化工程技术在工业管道设计中的应用,图文并茂,内容丰富,介绍了现代计算机技术在配管设计中的应用及提高配管设计工作效率的一些技巧,并结合最新版的国内外标准规范,对配管设计工业管道应力分析进行了系统的讲解。

主要章节包括:配管设计工业管道应力分析基本概念、特点,计算机辅助应力分析软件,工业管道系统静力分析,工业管道系统动力分析,工业管道抗震设计,工业管道荷载计算,工业管道支吊架设计。

《工业管道应力分析与工程应用》内容实用,资料新颖,可供从事配管设计(管道设计)的技术人员参考,也可作为高等院校相关专业的教学参考资料。

《现代化工设备设计与优化》 内容简介 本书是一部面向化工、石油、机械、材料等相关工程技术人员和高校师生的专业著作,系统梳理了现代化工设备从概念设计到制造、运行维护的全过程,重点聚焦于设备的可靠性、安全性、经济性与环境友好性。全书内容涵盖了化工生产过程中的关键设备类型、先进的设计方法论、材料选择与腐蚀防护技术,以及智能制造与数字化运维的前沿进展。 第一部分:化工设备基础与设计原理 本部分奠定了全书的理论基础,深入阐述了化工设备设计的基本原则与规范。 第一章:化工生产过程与设备分类 首先对化工生产过程中的物料传递、能量转换和化学反应等核心单元操作进行概述。在此基础上,系统地对化工设备进行分类,包括反应设备、传热设备、分离设备(如塔器、换热器、分离器)和储存设备等。着重分析了不同类别设备在系统中的功能定位及其对工艺流程的耦合关系。 第二章:工程材料在化工环境中的行为 化工设备的设计选型与材料的服役性能息息相关。本章详细探讨了适用于严苛化工环境的工程材料体系,包括各类碳钢、不锈钢、镍基合金、钛合金以及特种工程塑料和复合材料。深入剖析了材料在高温、高压、强腐蚀介质、氢脆、硫化物应力腐蚀(SSC)等复杂条件下的力学性能退化机制。此外,本章还对非金属材料(如搪瓷、玻璃钢)在特定腐蚀介质中的应用前景进行了探讨。 第三章:工程规范、标准与设计数据 化工设备的设计必须严格遵循国内外相关标准和规范。本章系统介绍了ASME、GB、API等主要设计规范体系的结构和核心要求,特别是针对压力容器、塔器和换热器的设计压力、温度等级、壁厚计算的基础公式和校核准则。同时,提供了大量的工程设计所需的热力学、流体力学、传热学以及材料性能设计数据。 第二部分:关键化工设备的详细设计与强化 本部分是本书的核心,聚焦于几种最常见、技术要求最高的化工设备的设计细节和优化策略。 第四章:压力容器与储罐的结构设计 深入讲解了压力容器的壳体、封头、管板等关键承压部件的应力分析基础(着重于薄壁和厚壁圆筒的分析方法,但不涉及管道的复杂应力分析)。详细阐述了开孔补强设计、人孔与法兰连接的设计规范。针对大型储罐,讨论了地基处理、抗倾覆、抗浮设计,以及低温储罐和高压球形储罐的结构特点。 第五章:塔器的设计与效率提升 塔类设备是分离工程的心脏。本章从塔内件(填料、规整件、塔盘)的设计入手,讨论了气液两相流动的多相流体力学行为。重点分析了塔器结构件(如塔体、支座)在承受内压、风载、地震载荷以及塔内件重量等组合载荷下的结构强度校核。探讨了如何通过优化塔内件的布置和流道设计,实现分离效率和操作弹性的提升。 第六章:高效换热设备的优化设计 本章细致分析了管壳式换热器(固定管板式、浮头式)的结构设计,重点在于管束的布局、折流板的设计、补偿器的选择,以及在热冲击和温差应力作用下的结构稳定性。此外,还介绍了列管式换热器在操作过程中可能出现的管束振动问题及其抑制措施。对于板式换热器和空冷器等新型换热设备,也进行了结构特点和应用范围的介绍。 第七章:反应器系统的热力学与动力学耦合设计 针对化工反应器,本章强调设计必须是热力学可行性与动力学效率的结合。详细分析了搅拌反应器、固定床反应器、流化床反应器的基本构造。重点讨论了如何通过夹套、内盘管或外循环换热系统,精确控制反应温度,以应对强放热或强吸热反应带来的热量管理挑战。 第三部分:设备运行、维护与数字化技术 本部分面向设备的生命周期管理,关注运行安全、可靠性提升和现代技术应用。 第八章:化工设备的腐蚀控制与防护技术 腐蚀是影响设备寿命和安全的主要因素。本章深入分析了化学腐蚀、电化学腐蚀(点蚀、缝隙腐蚀)、应力腐蚀开裂(SCC)等常见腐蚀机理。详细介绍了针对性的防护策略,包括阴极保护、金属热喷涂、惰性材料衬里(如搪瓷、氟塑料衬里)的应用技术,以及缓蚀剂的选择与注入管理。 第九章:设备的可靠性分析与故障诊断 基于可靠性工程的原理,本章介绍了化工设备从投入使用到报废的全生命周期风险评估方法。探讨了设备腐蚀速率的监测技术、疲劳损伤的累积评估,以及通过在线监测数据进行早期故障预警的策略。重点介绍了设备定期检验的周期确定和检验内容。 第十章:智能制造与数字化运维前沿技术 本章展望了化工设备工程的未来发展方向。讨论了如何利用三维建模(CAD/CAE)进行参数化设计和协同设计。引入了工业物联网(IIoT)在设备状态监测中的应用,包括传感器技术、大数据分析在预测性维护(PdM)中的实践。最后,简要介绍了增材制造(3D打印)技术在设备快速原型制造和备件生产中的潜力。 本书结构严谨,图表丰富,结合了大量的工程实例和案例分析,旨在帮助读者建立起系统的化工设备设计思维,掌握核心设备的设计计算与优化方法,提升设备的安全、稳定与经济运行水平。

作者简介

目录信息

第一章 绪论 第一节 配管设计工业管道应力分析的概念 一、工业管道(配管)设计的概念 二、应变与应力 三、笛卡尔(Descartes)坐标系 四、管道的变形 五、管道应力的分类与比较 六、管道应力分析申的薄壁假设 第二节 工业管道应力分析过程 一、工业管道应力分析的目的 二、管道应力分析的主要内容——静应力分析和动应力分析 三、管道静力分析与动力分析的关系 四、管道应力分析的工作程序和任务 五、国外某些大中型工程项目工业管道计算机应力分析程序 六、国外某些大中型工程项目应力分析设计文件组成 七、使用计算机软件3D模型做管道布置设计的详细应力分析流程图 第三节 确定需要详细应力分析的管道 一、详细应力分析的概念 二、CB 50316对管道柔性计算的范围和方法的规定 三、ASME B31.3和ASME B31.1对管道柔性计算的范围和方法的规定 四、SH 3041对管道柔性计算范围和方法的规定 五、HC/T 20645对管道柔性计算和应力计算的规定 六、GB/T 20801对埋地管道应力分析的规定 七、某炼油工程管道应力分析设计方法的工程应用 第四节 工业管道安全评定 一、ASME B31系列标准的管道应力校核准则 二、GB系列标准的管道应力校核准則 三、ASME B31.3二次应力校核准则公式推导分析 四、GB5016、ASME B31.1和ASME B31.3中二次应力校核条件的比较 五、ASME B31.3应力范围校核的替代方法 六、工业管道作用于设备管口的应力安全评定标准规范 七、ASME B31.1和ASME B31.3的不同点 八、某管线跨热电、化工和炼油区域安全评定分界工程实例 第五节 工业管道的物理特性理论 一、线膨胀系数(Thermal Expartsion Cocfflcient) 二、弹性模量(Modulus of Elasticity) 三、泊松比(Poisson Ratio) 四、柔度系数(Flexibility Factor)和应力增强系数(Stress Intensification Factor) 五、焊接系数 六、蠕变和应力松弛 七、四种强度理论 八、弹性变形和塑性变形 九、弹性体的应力与虎克定律 第六节 工业管道应力分析常用标准规范 一、国家标准规范 二、石油化工行业标准规范 三、机械行业标准规范 四、化工行业标准规范 五、电力行业标准规范 六、美国机械工程师协会标准规范 七、美国石油工程协会标准规范 八、NEMA标准规范 九、MSS标准规范 ……第二章 计算机辅助应力分析软件第三章 工业管道系统静力分析第四章 管道系统动力分析第五章 工业管道抗震设计第六章 工业管道荷载计算第七章 工业管道支吊架设计附录一 常用钢材总热膨胀量附录二 常用钢材平均线膨胀系数附录三 常用钢材弹性模量附录四 管件应力的柔度系数和应力增强系数附录五 焊缝质量系数附录六 常用钢管许用应力附录七 非金属管道弹性模量附录八 非金属管道平均线膨胀系数附录九 压杆计算公式附录十 框架计算公式附录十一 各种断面杆件受扭转的公式附录十二 管道应力分析常用单位换算参考文献
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读后感

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用户评价

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《工业管道应力分析与工程应用》这本书,简直是我近期读过的最让我兴奋的技术书籍了!我是一名在一家咨询公司工作的项目经理,主要负责为客户提供工业项目的设计咨询服务,其中管道设计是必不可少的一环。虽然我不是直接的工程师,但我必须对管道设计的技术深度有足够了解,才能更好地与客户沟通,把握项目风险。《工业管道应力分析与工程应用》这本书,让我对这个领域的认识提升到了一个新的高度。 书中对管道系统动力学特性的分析,让我印象深刻。我一直觉得,管道系统的振动问题是一个非常头疼的难题,它不仅会影响设备的正常运行,还可能引发管道疲劳破坏,甚至导致安全事故。这本书详细介绍了管道系统的固有频率、模态分析、强迫振动分析等概念,并阐述了如何通过调整管道支撑、阻尼器安装等方式来抑制振动。我特别喜欢书中关于“汽锤效应”和“水锤效应”的分析,这两种现象在很多流体输送管道中都可能发生,其破坏力不容小觑。书中通过数值模拟和案例分析,清晰地展示了这些瞬态载荷对管道系统的影响,以及相应的防护措施。这让我能够更准确地预估项目中可能存在的动力学风险,并提前提出应对方案。

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这本书,名副其实,它深入浅出地剖析了工业管道应力分析的方方面面,并将其与实际工程应用紧密结合。作为一名设备监理工程师,我的工作职责是确保新建和改造工程的设备安装质量和技术合规性。管道系统作为工业生产的“血管”,其应力状况直接关系到整个装置的安全性和可靠性。过去,我主要依靠规范条文和通用设计手册来判断管道设计的合理性,但对于一些复杂情况,比如非标准管道布置、特殊介质输送、或者极端工况运行,就常常感到力不从心。 《工业管道应力分析与工程应用》这本书,就像一本“应力分析的百科全书”,为我提供了强大的理论武器和丰富的实践指导。我特别欣赏书中对管道系统布局优化和应力控制策略的讲解。书中列举了大量的实际案例,展示了如何通过合理的管道走向、选择合适的支架类型和布置方式,来最大限度地减小应力集中,避免管道产生过度的位移和变形。例如,书中详细介绍了如何利用“柔性”设计来适应热胀冷缩,以及如何通过设置“应力消除点”来分散应力。这对于我审查施工图纸,指导现场安装,防止潜在的安全隐患,具有非常直接的帮助。

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这部《工业管道应力分析与工程应用》真是让我大开眼界!我是一名刚毕业不久的机械工程专业研究生,正在一家大型工程公司从事管道设计工作。学校里学的理论知识虽然系统,但与实际工程的复杂性和多样性相比,仍然存在很大差距。这本书的出现,无疑是我职业生涯中的一个重要里程碑。 我最喜欢书中关于管道材料选择与疲劳寿命评估的部分。它不仅仅是简单地列举各种管道材料的力学性能,而是深入分析了不同材料在不同工况下的应力-应变行为,以及它们对疲劳寿命的影响。书中详细阐述了疲劳裂纹的萌生、扩展机理,以及如何根据应力幅、循环次数、应力集中系数等因素来评估管道的疲劳寿命。我尤其关注了书中关于“低周疲劳”和“高周疲劳”的区分与分析方法。这对于我们设计那些经常承受压力波动或温度循环的管道系统,至关重要。书中还提供了一些实用的建议,比如如何通过改进表面处理、改变材料成分或优化载荷谱来延长管道的疲劳寿命。这些都是我们在日常设计中可以借鉴和应用的宝贵经验。

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我是一名在一家大型电力企业的管道设备部门工作的技术人员,平时的工作内容主要围绕着锅炉、汽轮机等关键设备的管道系统。这些管道的运行工况非常复杂,温度和压力都极高,而且常常伴随着热胀冷缩带来的巨大应力。过去,我们主要依靠一些经验性的方法和简化的公式来进行设计和评估,但随着设备的老化和运行要求的提高,这些方法显得越来越捉襟见肘。《工业管道应力分析与工程应用》这本书,正好为我们提供了一套更科学、更严谨的分析工具和方法。 书中在讲解热应力分析的部分,让我受益匪浅。它详细阐述了温度梯度、材料热膨胀系数、约束条件等因素对管道应力分布的影响。书中提供的多种计算方法,包括基于简化模型的解析法和基于有限元法的数值法,以及它们各自的适用范围和优缺点,让我能够根据不同的工况和精度要求选择最合适的方法。我尤其关注了书中关于管道蠕变分析的内容。在高温、长周期运行条件下,蠕变变形会显著影响管道的应力状态和寿命,而这本书对蠕变本构模型的选择、蠕变应变和蠕变位移的计算,以及如何进行蠕变疲劳分析,都进行了深入的探讨。这对于我们评估老旧管道系统的安全性,延长设备使用寿命,有着极其重要的指导意义。书中提供的案例,比如某核电站主蒸汽管道的蠕变分析,让我们看到了理论应用于实际的强大力量。

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这部《工业管道应力分析与工程应用》真是一本巨著!拿到手的时候就被它厚实的体积和精美的装帧吸引了,感觉沉甸甸的,充满了知识的分量。我是一名在一家大型石化企业工作的工程师,平时的工作内容就离不开管道的设计、安装和维护,尤其是那些高温、高压、腐蚀性介质的管道,应力分析更是重中之重。市面上关于这个主题的书籍并不少,但很多都过于理论化,或者只侧重于某个特定领域的应用,很难找到一本能够系统性地阐述理论、深入探讨方法,同时又能紧密结合实际工程案例的书。这本《工业管道应力分析与工程应用》恰恰填补了我的这一需求。 我尤其欣赏书中在理论基础部分的讲解。它并没有简单地罗列公式,而是花了大量篇幅去阐述应力分析的物理意义,从基本的材料力学原理出发,逐步深入到弹性力学、塑性力学以及疲劳分析等高级概念。对于那些复杂的概念,作者运用了大量的图示和比喻,使得我这个非数学专业出身的工程师也能茅塞顿开。例如,在讲解应力集中现象时,书中通过不同形状管道节点处的应力云图进行了直观展示,并详细分析了产生应力集中的原因以及如何通过优化设计来减小其影响。这对于我们实际工作中面临的各种复杂节点设计,比如弯头、三通、阀门口等,都有极大的指导意义。书中对各种载荷(如内压、外压、热应力、地震力、风载、设备振动等)的详细解析,以及它们如何叠加影响管道整体应力分布,也为我提供了解决实际问题的理论支撑。我发现,很多时候我们遇到的管道问题,根源都在于对这些载荷叠加效应的理解不够透彻,而这本书的讲解,可以说是“拨云见日”。

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当我翻开《工业管道应力分析与工程应用》这本书时,我立刻被它严谨的结构和丰富的内涵所吸引。我是一名在一家大型能源公司工作的项目工程师,负责核电站相关管道系统的设计和评估。核电站的管道系统对安全性有着极其严苛的要求,任何微小的失误都可能导致无法挽回的后果。因此,精确的应力分析是确保管道系统安全可靠运行的基石。 书中关于“异常工况”和“事故工况”下的应力分析部分,对我来说尤其重要。核电站的设计必须考虑各种潜在的异常情况,例如阀门误关闭、设备故障、外部冲击等。这本书详细介绍了如何对这些非正常载荷进行建模和分析,并评估其对管道系统的潜在影响。我特别关注了书中关于“断管事故”分析的内容,它深入探讨了管道破裂时产生的瞬态载荷,以及如何通过设置管道隔断阀、限制管道位移等措施来减小事故的后果。此外,书中关于管道系统抗震设计和风载分析的章节,也为我们提供了宝贵的参考。我发现,书中提供的分析方法和案例,都与我们在核电站设计中面临的实际挑战高度契合,让我能够更自信地进行技术决策。

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我简直被《工业管道应力分析与工程应用》中的案例分析部分震撼到了!作为一名现场工程师,理论知识固然重要,但真正能够指导实际工作的,还是那些来自真实工程项目的宝贵经验。这本书在这方面做得非常出色,它搜集了大量来自不同行业(如石油化工、电力、核能、航空航天等)的典型管道应力分析案例,并对这些案例进行了详尽的剖析。从案例的背景介绍、面临的具体问题,到所采用的分析方法、软件工具,再到最终的解决方案和效果评估,每一个环节都清晰明了,逻辑严谨。 我特别关注了书中关于地震工况下管道应力分析的部分。我们公司在一些地震多发区建有重要的生产设施,管道系统的抗震设计一直是我们的重点关注领域。书中对地震作用的模拟方法、动力响应分析的步骤,以及如何根据分析结果进行管道支撑和柔性连接的设计,都有非常深入的阐述。书中还列举了一个某大型炼油厂在地震后管道系统失效的案例,详细分析了失效原因,并给出了改进方案。这个案例让我深刻认识到,忽视地震载荷的准确评估和管道系统的冗余设计,可能会带来多么严重的后果。此外,书中对于高温高压管道的热应力分析,以及在腐蚀环境下管道疲劳寿命的评估,也提供了很多实用性的指导。读完这些案例,我感觉自己仿佛亲身参与了一次次的工程实践,学到了许多书本上难以直接获得的“内功心法”。

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《工业管道应力分析与工程应用》这本书真是“干货”十足!我是一名刚入行的设计工程师,在学校里学到的理论知识虽然扎实,但面对实际工程项目时,总感觉有些力不从心。特别是当涉及到一些复杂管道布置,或者需要考虑非典型载荷时,常常感到无从下手。这本书的出现,就像是给我指明了一盏明灯。 我非常喜欢书中关于有限元分析(FEA)方法的讲解。它从最基础的单元类型、节点定义讲起,逐步深入到网格划分的技巧、边界条件的设置,以及各种求解器的选择。书中还提供了很多关于如何选择合适的 FEA 软件以及如何正确解读分析结果的建议,这对于我们使用 ANSYS、CAEpipe 等专业软件非常有帮助。例如,在处理复杂的管件连接时,书中详细介绍了如何通过细化网格、使用壳单元或实体单元来提高分析精度,并对不同网格划分策略的优劣进行了对比分析。 此外,书中对各种国际国内常用管道设计规范(如 ASME B31 系列、GB/T 19800 等)在应力分析中的应用也进行了详尽的解读。它不仅仅是罗列规范条文,而是结合具体的工程实例,讲解了如何根据规范要求进行应力校核,如何判断管道是否满足强度和刚度要求,以及当不满足要求时,应该如何调整设计参数。这对于确保我们设计出的管道系统既符合规范要求,又能经济高效地运行,具有至关重要的意义。这本书让我对规范条文的理解从“知其然”提升到了“知其所以然”,能够更主动地去运用和执行。

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《工业管道应力分析与工程应用》这本书,简直是为我量身定做的!我是一名化工工艺工程师,在处理高腐蚀性介质的管道设计时,常常面临巨大的挑战。传统的应力分析方法往往只考虑了力学载荷,而忽略了腐蚀对管道材料性能的影响。这本书在这方面提供了全新的视角和深入的分析。 我特别赞赏书中关于“腐蚀疲劳”和“应力腐蚀开裂”的章节。它详细阐述了腐蚀介质如何加速材料的疲劳破坏,以及在拉应力作用下,某些材料在特定腐蚀环境下容易发生开裂的现象。书中通过大量的图示和实验数据,展示了腐蚀对材料强度、延性以及疲劳极限的影响。更重要的是,它提供了一套系统性的分析方法,来评估腐蚀环境下管道系统的安全性。这包括如何选择耐腐蚀材料、如何进行腐蚀速率预测、如何考虑腐蚀裕量,以及如何结合应力分析和腐蚀评估来确定管道的使用寿命。书中关于某化工厂酸性介质管道的失效案例分析,让我深刻认识到,忽视腐蚀因素可能带来的灾难性后果。这本书为我提供了解决实际问题的关键思路和方法。

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《工业管道应力分析与工程应用》这本书,对我来说,简直是“及时雨”!我是一名在一家专注于航空航天领域的工程技术公司工作的工程师,我们经常需要设计和分析那些工作在极端环境下的管道系统,比如火箭发动机的燃料管路、航天器的液压管路等。这些管道不仅要承受极高的压力和温度,还要经受剧烈的振动和冲击。 书中关于“高强度合金管道”的应力分析,以及“超高压管道”的设计与分析,让我耳目一新。它详细介绍了各种高性能合金材料的力学特性,以及在极端工况下它们的行为表现。我特别喜欢书中关于“塑性变形”和“断裂韧性”的讲解,这对于我们理解和预测高性能材料在承受过载时的失效模式至关重要。书中还提供了一些关于“先进数值模拟技术”,例如**任意拉格朗日-欧拉法(ALE)**在模拟管道内部流体冲击和管道变形方面的应用。这对于我们分析火箭发动机启动过程中产生的瞬态高压载荷,提供了非常有效的工具。此外,书中关于“疲劳寿命预测”和“可靠性工程”的章节,也为我们提供了指导,如何通过优化设计和实施有效的检测手段,来确保航空航天管道系统的长期可靠性。

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