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曲线钢管整体温度变化引起的内力变化

【摘要】:氢分子以超过任何其他分子的速度运动,具有最高的扩散能力,甚至能透过一些金属。因此进行液氢操作时需对液氢纯度进行严格控制与检测。表9-6 不同温度下平衡氢中仲氢的浓度高于常温时,平衡氢的组成不变;低于常温时,随温度降低,仲氢所占百分率增加。在液氢的标准沸点时,氢的平衡组成为0.2%正氢和99.8%仲氢。正氢转化为仲氢是放热反应,转化过程中放出的热量随温度升高而迅速减少,不同温度下的转化热见表9-7。

(1)计算情况

进行整体温度变化的影响分析时,包括表9-17的三种情况。

表9-17 整体温度变化影响计算情况表

(2)计算结果分析

①最大拉压应力值。顶管中沿管轴线方向的最大拉应力和最大压应力见表9-18。

表9-18 整体温度变化影响最大拉压应力表

注:负号表示受压。

②管壁应力沿管轴线方向的分布。由图9-52~图9-55可见,随着整体温升的增加,顶管内产生的最大拉压应力也相应增大,且整体温升比同等数值的温度差产生的应力要大;其余的规律跟前面温差产生应力的叙述一致。

图9-52 整体温升+5℃时各点应力沿管轴线分布图

图9-53 整体温升+10℃时各点应力沿管轴线分布图

图9-54 整体温升+20℃时各点应力沿管轴线分布图

图9-55 整体温升+30℃时各点应力沿管轴线分布图

③顶管内外壁应力差。不同的整体温升时,钢管内外壁间的应力差见表9-19。

表9-19 管内外壁间应力差 (MPa)

从计算结果可以发现,整体温升值对钢管内外壁间的应力差影响甚微。

④各点应力随整体温升的变化趋势。对于顶管的内外侧,在整体温升增大的时,最大拉应力和最大压应力的差值不断增大,沿着顶管长度方向的应力曲线从较“平缓”向更“陡”的趋势发展,如图9--56、图9-57所示。

图9-56 顶管内侧1号点的应力随整体温升的变化趋势

图9-57 顶管外侧2号点的应力随整体温升的变化趋势