[發(fā)明專利]雙壁管法蘭的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110520922.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN113127999B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卞修濤;繆文杰;李響
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 苗曉娟

本申請(qǐng)公開了一種雙壁管法蘭的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法，包括：確定雙壁管法蘭的許用應(yīng)力值；創(chuàng)建雙壁管的有限元模型，并對(duì)雙壁管法蘭進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算出雙壁管法蘭在預(yù)設(shè)加載條件下的理論應(yīng)力值；判斷理論應(yīng)力值是否等于或小于許用應(yīng)力值的1.2倍，若理論應(yīng)力值大于許用應(yīng)力值的1.2倍，則雙壁管法蘭的強(qiáng)度不符合要求，調(diào)整雙壁管法蘭的型號(hào)或者雙壁管的布局方式，重復(fù)上述步驟，直至雙壁管法蘭的強(qiáng)度符合要求；在雙壁管法蘭的強(qiáng)度符合要求時(shí)，測(cè)量雙壁管法蘭的試驗(yàn)應(yīng)力值；利用試驗(yàn)應(yīng)力值對(duì)理論應(yīng)力值進(jìn)行修正。本申請(qǐng)?jiān)陔p壁管設(shè)計(jì)階段即可利用理論應(yīng)力值對(duì)雙壁管法蘭的強(qiáng)度進(jìn)行分析，進(jìn)而獲取雙壁管的密封性能，為船舶安全運(yùn)行提供指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及雙壁管應(yīng)力計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙壁管法蘭的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法。

背景技術(shù)

液化天然氣作為一種清潔能源，廣受航運(yùn)公司的關(guān)注，基于液化天然氣的雙燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)已成為船用發(fā)動(dòng)機(jī)的主流型號(hào)之一。考慮到液化天然氣的易燃易爆特性，液化天然氣供氣系統(tǒng)采用雙壁管結(jié)構(gòu)，雙壁管結(jié)構(gòu)包括外管、內(nèi)管以及連接外管和內(nèi)管的雙壁管法蘭，該雙壁管結(jié)構(gòu)使外管流動(dòng)的空氣將內(nèi)管泄漏的液化天然氣輸送至艙外，保證船舶的安全運(yùn)行。

雙壁管法蘭作為管道間的連接部件，其強(qiáng)度直接影響雙壁管的密封性能。雙壁管法蘭的強(qiáng)度與雙壁管法蘭的應(yīng)力有關(guān)，為了保證雙壁管具有良好的密封性能，有必要對(duì)雙壁管法蘭進(jìn)行應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估，但是，并沒(méi)有針對(duì)雙壁管法蘭的合理的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是提供一種雙壁管法蘭的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法，其在雙壁管設(shè)計(jì)階段即可獲取雙壁管法蘭的理論應(yīng)力值，進(jìn)而利用理論應(yīng)力值對(duì)雙壁管法蘭的強(qiáng)度進(jìn)行分析，并獲取雙壁管的密封性能，為船舶安全運(yùn)行提供指導(dǎo)。

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種雙壁管法蘭的應(yīng)力和強(qiáng)度評(píng)估方法，包括：

S1：確定雙壁管法蘭的許用應(yīng)力值，以及雙壁管的技術(shù)參數(shù)；

S2：創(chuàng)建雙壁管的有限元模型，并基于雙壁管的熱膨脹、熱位移和熱約束特性對(duì)雙壁管法蘭進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算出雙壁管法蘭在預(yù)設(shè)加載條件下的理論應(yīng)力值；

S3：判斷理論應(yīng)力值是否等于或小于許用應(yīng)力值的1.2倍；若理論應(yīng)力值大于許用應(yīng)力值的1.2倍，則雙壁管法蘭的強(qiáng)度不符合要求，調(diào)整雙壁管法蘭的型號(hào)或者雙壁管的布局方式，重復(fù)步驟S2，直至理論應(yīng)力值等于或小于許用應(yīng)力值的1.2倍，雙壁管法蘭的強(qiáng)度符合要求；

S4：在雙壁管法蘭的強(qiáng)度符合要求時(shí)，測(cè)量雙壁管法蘭的試驗(yàn)應(yīng)力值；

S5：利用試驗(yàn)應(yīng)力值對(duì)理論應(yīng)力值進(jìn)行修正。

在一種可能的實(shí)施方案中，在步驟S2之前，步驟S1之后，還包括：

對(duì)雙壁管施加約束；約束包括固定約束和滑動(dòng)約束。

在一種可能的實(shí)施方案中，步驟S2包括：

創(chuàng)建雙壁管的有限元模型，并依次輸入雙壁管的技術(shù)參數(shù)；

確定雙壁管法蘭的位置，并在有限元模型中設(shè)置雙壁管法蘭的三維坐標(biāo)點(diǎn)；

基于雙壁管的熱膨脹、熱位移和熱約束特性對(duì)雙壁管法蘭進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算出雙壁管法蘭在預(yù)設(shè)加載條件下的理論應(yīng)力值。

在一種可能的實(shí)施方案中，在步驟S2中，利用CAESAR II管道應(yīng)力分析軟件或者ANSYS有限元計(jì)算軟件創(chuàng)建雙壁管的有限元模型。

在一種可能的實(shí)施方案中，步驟S4包括：

利用溫度測(cè)量系統(tǒng)獲取外管內(nèi)部流體的溫度值；

在應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)中輸入外管內(nèi)部流體的溫度值，并利用應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量雙壁管法蘭的試驗(yàn)應(yīng)力值。