测定承受非均匀外部负载的管道中的应力的制作方法

技术特征：

1.一种用于测定承受非均匀外部负载的管道中的应力的方法，所述方法包括：

a)通过使用所述管道上的最大侧压力、所述管道上的最小侧压力、所述管道的内部半径以及所述管道的外部半径解边界条件方程式来确定用于所述管道的多个应力方程式中的系数；

b)使用所述系数、预先确定的管道半径和预先确定的管道角度中的一个或多个，解所述多个应力方程式中各自表示所述管道的径向应力的两个应力方程式、所述多个应力方程式中各自表示所述管道的环向应力的两个应力方程式，所述表示所述管道的径向应力的所述两个应力方程式的解和所述表示所述管道的环向应力的所述两个应力方程式的解加在一起表示总径向应力和总环向应力，并且解所述多个应力方程式中表示所述管道的总剪切应力的一个；以及

c)使用计算机处理器、所述管道的所述总径向应力、所述总环向应力、所述总剪切应力和预先确定的总轴向应力来计算所述管道的应力强度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述预先确定的管道半径和所述预先确定的管道角度各自在相应的预先确定范围内。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述预先确定的管道半径的所述预先确定范围大于所述管道的所述内部半径并且小于所述管道的所述外部半径。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述预先确定的管道角度的所述预先确定范围大于零并且小于π。

5.如权利要求4所述的方法，其还包括利用另一个预先确定的管道半径和另一个预先确定的管道角度重复步骤b)-c)直到计算出所述管道的最大应力强度。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述多个应力方程式中表示所述径向应力的两个是：

σ r 1 = r i 2 r o 2 ( p o - p i ) ( r o 2 - r i 2 ) r 2 + ( p i r i 2 - p o r o 2 ) r o 2 - r i 2 ]]>

σ r 2 = - 2 c o s ( 2 θ ) ( 4 c 1 + 3 c 0 r 2 - c 3 r 10 ) r 6 ]]>

所述多个应力方程式中表示所述环向应力的两个是：

σ θ 1 = - r i 2 r o 2 ( p o - p i ) ( r o 2 - r i 2 ) r 2 + ( p i r i 2 - p o r o 2 ) r o 2 - r i 2 ]]>

σ θ 2 = 2 c o s ( 2 θ ) ( 3 c 0 r 2 + 10 c 1 + 6 c 2 r 8 + 15 c 3 r 10 ) r 6 ]]>

并且所述多个应力方程式中表示所述总剪切应力的一个是：

τ r θ = - 2 sin ( 2 θ ) ( 3 c 0 r 2 + 5 c 1 - 3 c 2 r 8 - 5 c 3 r 10 ) r 6 ]]>

ri是所述内部半径，ro是所述外部半径，r是所述预先确定的管道半径，θ是预先确定的管道角度，并且po,pi、c0-c3是系数。

7.如权利要求6所述的方法，其还包括使用以下方程式计算po和pi：

po＝1/2(PH+Ph)

pi＝Pi

其中po是所述管道上的外部压力，pi是所述管道上的内部压力，PH是所述管道上的所述最大侧压力并且Ph是所述管道上的所述最小侧压力。

8.如权利要求1所述的方法，其中使用以下方程式计算所述应力强度：

σ v m = 1 / 2 [ ( σ r - σ θ ) 2 + ( σ θ - σ z ) 2 + ( σ z - σ r ) 2 ] + 3 τ r θ 2 ]]>

σr是所述总径向应力，σθ是所述总环向应力，σz是所述总轴向应力并且τrθ是所述总剪切应力。

9.如权利要求5所述的方法，其还包括：

将所述管道的所述最大应力强度与屈服强度进行比较；以及

选择所述管道的另一个内部半径、所述管道的另一个外部半径和所述管道的另一个屈服强度。

10.一种用于测定承受非均匀外部负载的管道中的应力的有形地携载计算机可执行指令的非暂时性程序载体设备，所述指令可被执行以实现：

a)通过使用所述管道上的最大侧压力、所述管道上的最小侧压力、所述管道的内部半径以及所述管道的外部半径解边界条件方程式来确定用于所述管道的多个应力方程式中的系数；

b)使用所述系数、预先确定的管道半径和预先确定的管道角度中的一个或多个，解所述多个应力方程式中各自表示所述管道的径向应力的两个应力方程式、所述多个应力方程式中各自表示所述管道的环向应力的两个应力方程式，所述表示所述管道的径向应力的所述两个应力方程式的解和所述表示所述管道的环向应力的所述两个应力方程式的解加在一起表示总径向应力和总环向应力，并且解所述多个应力方程式中表示所述管道的总剪切应力的一个；以及

c)使用所述管道的所述总径向应力、所述总环向应力、所述总剪切应力和预先确定的总轴向应力来计算所述管道的应力强度。

11.如权利要求10所述的程序载体设备，其中所述预先确定的管道半径和所述预先确定的管道角度各自在相应的预先确定范围内。

12.如权利要求11所述的程序载体设备，其中所述预先确定的管道半径的所述预先确定范围大于所述管道的所述内部半径并且小于所述管道的所述外部半径。

13.如权利要求12所述的程序载体设备，其中所述预先确定的管道角度的所述预先确定范围大于零并且小于π。

14.如权利要求13所述的程序载体设备，其还包括利用另一个预先确定的管道半径和另一个预先确定的管道角度重复步骤b)-c)直到计算出所述管道的最大应力强度。

15.如权利要求10所述的程序载体设备，其中所述多个应力方程式中表示所述径向应力的两个是：

σ r 1 = r i 2 r o 2 ( p o - p i ) ( r o 2 - r i 2 ) r 2 + ( p i r i 2 - p o r o 2 ) r o 2 - r i 2 ]]>

σ r 2 = - 2 c o s ( 2 θ ) ( 4 c 1 + 3 c 0 r 2 - c 3 r 10 ) r 6 ]]>

所述多个应力方程式中表示所述环向应力的两个是：

σ θ 1 = - r i 2 r o 2 ( p o - p i ) ( r o 2 - r i 2 ) r 2 + ( p i r i 2 - p o r o 2 ) r o 2 - r i 2 ]]>

σ θ 2 = 2 c o s ( 2 θ ) ( 3 c 0 r 2 + 10 c 1 + 6 c 2 r 8 + 15 c 3 r 10 ) r 6 ]]>

并且所述多个应力方程式中表示所述总剪切应力的一个是：

τ r θ = - 2 sin ( 2 θ ) ( 3 c 0 r 2 + 5 c 1 - 3 c 2 r 8 - 5 c 3 r 10 ) r 6 ]]>

ri是所述内部半径，ro是所述外部半径，r是所述预先确定的管道半径，θ是预先确定的管道角度，并且po,pi、c0-c3是系数。

16.如权利要求15所述的程序载体设备，其还包括使用以下方程式计算po和pi：

po＝1/2(PH+Ph)

pi＝Pi

其中po是所述管道上的外部压力，pi是所述管道上的内部压力，PH是所述管道上的所述最大侧压力并且Ph是所述管道上的所述最小侧压力。

17.如权利要求10所述的程序载体设备，其中使用以下方程式计算所述应力强度：

σ v m = 1 / 2 [ ( σ r - σ θ ) 2 + ( σ θ - σ z ) 2 + ( σ z - σ r ) 2 ] + 3 τ r θ 2 ]]>

σr是所述总径向应力，σθ是所述总环向应力，σz是所述总轴向应力并且τrθ是所述总剪切应力。

18.如权利要求14所述的程序载体设备，其还包括：

将所述管道的所述最大应力强度与屈服强度进行比较；以及

选择所述管道的另一个内部半径、所述管道的另一个外部半径和所述管道的另一个屈服强度。

19.一种用于测定承受非均匀外部负载的管道中的应力的有形地携载计算机可执行指令的非暂时性程序载体设备，所述指令可被执行以实现：

a)通过使用所述管道上的最大侧压力、所述管道上的最小侧压力、所述管道的内部半径以及所述管道的外部半径解边界条件方程式来确定用于所述管道的多个应力方程式中的系数；

b)使用所述系数、预先确定的管道半径和预先确定的管道角度中的一个或多个，解表示所述管道的径向应力的所述多个应力方程式、所述多个应力方程式中表示所述管道的环向应力的两个应力方程式，所述表示所述管道的径向应力的所述多个应力方程式的解和所述表示所述管道的环向应力的所述两个应力方程式的解加在一起表示总径向应力和总环向应力，并且解所述多个应力方程式中表示所述管道的总剪切应力的一个；

c)使用所述管道的所述总径向应力、所述总环向应力、所述总剪切应力和预先确定的总轴向应力来计算所述管道的应力强度；以及d)利用另一个预先确定的管道半径和另一个预先确定的管道角度重复步骤b)-c)直到计算出所述管道的最大应力强度。

20.如权利要求19所述的程序载体设备，其中所述预先确定的管道半径和所述预先确定的管道角度各自在相应的预先确定范围内。