一根12m長的管道，兩端固定，管內(nèi)充滿水。在重力作用下，兩端的固定點(diǎn)是否會受到軸向力的作用？您的回答一定是肯定的。但我建議您用常用的管道應(yīng)力分析軟件算一下看看軟件計(jì)算結(jié)果和您想的是否一樣。

您計(jì)算完可能會發(fā)現(xiàn)，上述情況兩端固定點(diǎn)所受軸向力軟件計(jì)算結(jié)果竟然為0。這是為什么呢？因?yàn)槟褂玫能浖痪邆銹-Delta分析功能，無法考慮管道的真實(shí)受力情況。

什么是P-Delta效應(yīng)？

P-Delta是一種幾何非線性效應(yīng)，在建筑結(jié)構(gòu)上通常稱為重力二階效應(yīng)，即：建筑結(jié)構(gòu)在水平風(fēng)荷載或水平地震作用下產(chǎn)生側(cè)移，重力荷載由于該側(cè)移而引起附加效應(yīng)。P-Delta效應(yīng)可使結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力增加，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

對于管道系統(tǒng)，同樣存在二階效應(yīng)。對于豎直管道，其情況與建筑結(jié)構(gòu)類似。對于水平管道，靠近彎頭的管道存在橫向位移，管道溫度、壓力、摩擦等荷載產(chǎn)生的軸向荷載由于該位移也會引起附加效應(yīng)。

影響管道二階效應(yīng)的主要因素是管道的橫向剛度和軸向荷載。如果不考慮P-Delta效應(yīng)，計(jì)算模型中的平衡方程針對管道未變形的形狀考慮。此時，管道的荷載—變形關(guān)系是線性的，程序使用未變形的幾何形狀形成平衡方程。如果考慮P-Delta效應(yīng)，計(jì)算模型中的平衡方程將考慮管道的變形形狀。此時，管道中存在較大應(yīng)力，以初始形狀和較小變形后的幾何形狀來形成的平衡方程都會存在很大差異。其中，拉力趨向于抵抗單元的轉(zhuǎn)動和使結(jié)構(gòu)剛化，壓力趨向于增加單元的轉(zhuǎn)動和使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在十幾年前即考慮P-Delta效應(yīng)，而管道行業(yè)至今還沒有重視。比如，當(dāng)問到你知道PΔ效應(yīng)嗎？有的工程師會回答，你是說ΔP（壓降）嗎？我認(rèn)為這主要是由于我們常用的管道應(yīng)力分析軟件不具備該功能，且沒有明確提醒該效應(yīng)的影響，導(dǎo)致管道應(yīng)力工程師在最初就不知道軟件的算法并沒有考慮PΔ效應(yīng)。這在一些情況下將產(chǎn)生較大差異的應(yīng)力、位移和受力結(jié)果，讓管道結(jié)構(gòu)存在隱患。

對于本文提到的算例，如果考慮PΔ效應(yīng)，我們看到固定點(diǎn)將受到1268N的軸向力。

CSiPlant管道應(yīng)力分析軟件由于其采用SAP2000同樣的求解器，其幾何非線性分析不僅能考慮PΔ效應(yīng)，也能考慮大位移效應(yīng)，能夠更真實(shí)地計(jì)算管道的實(shí)際狀態(tài)。

CSiPlant具有通用有限元軟件的屈曲分析功能和基于規(guī)范的局部屈曲校核，能夠?qū)β竦毓艿肋M(jìn)行整體應(yīng)力校核、整體屈曲校核和局部屈曲校核。一次計(jì)算即可完成上述全部校核。

CSiPlant可以進(jìn)行多方案比選和參數(shù)敏感性分析。

CSiPlant可以建立公司級或項(xiàng)目級應(yīng)力分析模板，更進(jìn)一步確保分析效率和分析質(zhì)量。

我們相信，隨著對精細(xì)化設(shè)計(jì)和計(jì)算效率的要求越來越高，CSiPlant的優(yōu)勢會越來越明顯。歡迎咨詢下載試用。

VIBRATION是技術(shù)服務(wù)商，我們銷售軟件，但不是為了賺取軟件利潤，而是為了和客戶形成長期粘性。因此，您將從VIBRATION以最低的成本獲取軟件并獲得最好的服務(wù)。

您可以從VIBRATION購買如下軟件產(chǎn)品：

CSiPlant管道應(yīng)力分析軟件；

AutoPIPE管道應(yīng)力分析軟件；

AutoPIPE Vessel壓力容器設(shè)計(jì)軟件；

PULS脈動分析軟件；

HAMMER水擊分析軟件；

BOSFluids水擊分析軟件；

SACS海上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件；

ADINA有限元分析軟件。