[发明专利]双壁管法兰的应力和强度评估方法

说明书

本申请公开了一种双壁管法兰的应力和强度评估方法，包括：确定双壁管法兰的许用应力值；创建双壁管的有限元模型，并对双壁管法兰进行有限元计算，计算出双壁管法兰在预设加载条件下的理论应力值；判断理论应力值是否等于或小于许用应力值的1.2倍，若理论应力值大于许用应力值的1.2倍，则双壁管法兰的强度不符合要求，调整双壁管法兰的型号或者双壁管的布局方式，重复上述步骤，直至双壁管法兰的强度符合要求；在双壁管法兰的强度符合要求时，测量双壁管法兰的试验应力值；利用试验应力值对理论应力值进行修正。本申请在双壁管设计阶段即可利用理论应力值对双壁管法兰的强度进行分析，进而获取双壁管的密封性能，为船舶安全运行提供指导。

技术领域

本申请涉及双壁管应力计算技术领域，尤其涉及一种双壁管法兰的应力和强度评估方法。

背景技术

液化天然气作为一种清洁能源，广受航运公司的关注，基于液化天然气的双燃料船用发动机已成为船用发动机的主流型号之一。考虑到液化天然气的易燃易爆特性，液化天然气供气系统采用双壁管结构，双壁管结构包括外管、内管以及连接外管和内管的双壁管法兰，该双壁管结构使外管流动的空气将内管泄漏的液化天然气输送至舱外，保证船舶的安全运行。

双壁管法兰作为管道间的连接部件，其强度直接影响双壁管的密封性能。双壁管法兰的强度与双壁管法兰的应力有关，为了保证双壁管具有良好的密封性能，有必要对双壁管法兰进行应力和强度评估，但是，并没有针对双壁管法兰的合理的应力和强度评估方法。

发明内容

本申请的目的是提供一种双壁管法兰的应力和强度评估方法，其在双壁管设计阶段即可获取双壁管法兰的理论应力值，进而利用理论应力值对双壁管法兰的强度进行分析，并获取双壁管的密封性能，为船舶安全运行提供指导。

第一方面，本申请实施例提供一种双壁管法兰的应力和强度评估方法，包括：

S1：确定双壁管法兰的许用应力值，以及双壁管的技术参数；

S2：创建双壁管的有限元模型，并基于双壁管的热膨胀、热位移和热约束特性对双壁管法兰进行有限元计算，计算出双壁管法兰在预设加载条件下的理论应力值；

S3：判断理论应力值是否等于或小于许用应力值的1.2倍；若理论应力值大于许用应力值的1.2倍，则双壁管法兰的强度不符合要求，调整双壁管法兰的型号或者双壁管的布局方式，重复步骤S2，直至理论应力值等于或小于许用应力值的1.2倍，双壁管法兰的强度符合要求；

S4：在双壁管法兰的强度符合要求时，测量双壁管法兰的试验应力值；

S5：利用试验应力值对理论应力值进行修正。

在一种可能的实施方案中，在步骤S2之前，步骤S1之后，还包括：

对双壁管施加约束；约束包括固定约束和滑动约束。

在一种可能的实施方案中，步骤S2包括：

创建双壁管的有限元模型，并依次输入双壁管的技术参数；

确定双壁管法兰的位置，并在有限元模型中设置双壁管法兰的三维坐标点；

基于双壁管的热膨胀、热位移和热约束特性对双壁管法兰进行有限元计算，计算出双壁管法兰在预设加载条件下的理论应力值。

在一种可能的实施方案中，在步骤S2中，利用CAESAR II管道应力分析软件或者ANSYS有限元计算软件创建双壁管的有限元模型。

在一种可能的实施方案中，步骤S4包括：

利用温度测量系统获取外管内部流体的温度值；

在应力测试系统中输入外管内部流体的温度值，并利用应力测试系统测量双壁管法兰的试验应力值。