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1、SolidWorks支架受力分析管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的 制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重 流向及观感。有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为 了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高 水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载 在安全范围以内。选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排 水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径： DN100管道数量：两根两支架间距：6米一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自 重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重 均未计入阀门
2、重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措 施）。1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100： 21、64Kg/m，支架间距按6米/个考虑，计算所得管重为：f1=21、64*6kg=129、84kg*10=1298、4N2、管道中水重f2=nr2p介质l二3、14*0、1062*1000*6kg=211、688kg=2116、88N3、 管道重量 f=f1+f2+（f1+f2）*10%=3756、81N4、受力分析 根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数 按1、35考虑，每个支架受力为：F=3756、81*1、35/2=2535、85N假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）
3、做受力分析 试验分析过程：1、支架建立 1）在 REVIT 导出要进行分析的支架剖面，然后 打开 solidworks 软件,打开保存好的 CAD 支架剖面图；2）通过草 图绘制工具绘制支架轮廓；3） 通过插入-焊件-结构构件选择 50*5 等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要 的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件 夹）； 绘制型钢轮廓 型钢的选择 支架建立 4） 赋材质：对支架 模型赋予普通碳钢材质；2、支架加载 1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分 割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中 在水平中心截面）；2）边界条件、载荷
4、的定义:对支架的上端进 行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的 大小为 2535、85N; 定义受力面 力的加载3、受力分析从图中可以看出屈服力大小为 220、594MPa,而最大应力只有164、125MPa，最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应 力应变阶段。1)应力、应变关系如下：绘制成应力应变曲线图如 下：从图中可以看出，应力/应变曲率变化不明显，处于弹性应力 应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。由相关资料可查得50*5等边角钢的抗拉强度ob=423MPa，抗 剪强度 or=ob*0、8=338、4MPa,型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担 小于它的抗剪强
5、度，所以50*5 等边角钢可以满足使用要求。2) 危险部位应力分析 图中的蓝色区域为支架应力最大的地方，也即 该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方， 解决办法有两个：1、加固，可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应 该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为 止。通过上述例子，如果我们选择40*4的等边角钢来试验，通过 计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢 的用量。以上分析只考虑了垂直方向的载荷，实际上对于有压管道， 同时存在水平方向的受力，所以我们分开单独分析一下。二、支架水平方向受力1）补偿器的
6、弹性反力Pk （仅适用于 热力管道） 当管道膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚 度（对于套筒式补偿器，则由于填料的摩擦力作用），将产生一 个抵抗压缩的力量，这个力是通过管道反作用于固定支架，这就 是补偿器的弹性反力，轴向型波纹补偿器的弹性反力Pk:Pk二AXKx10-1（kg）式中AX补偿器轴向整体刚度）（N/mm）其他各类 补偿器可通过不同公式计算得出。2）不平衡内压力Pn （仅适用于 热力管道）当在两个固定支架间设置套筒式及波纹补偿器时，而 在其中某一固定支架的另一侧装有阀门、堵板或有弯头时，且当 阀门关闭时，由于内压力的作用，将有使补偿器脱开、失效或损 坏的趋势。为了保护补偿器，要
7、求固定支架有足够的刚度和强 度，这个力就是管道的不平衡内压力。Pn=P0A（kg）式中P0按套筒 式及波纹式补偿器外径计算的横截面积（cm2）当支架布置在两不 同管径之间时：Pn=P0（A1-A2）（kg）式中A1直径较小者补偿器横截 面积（cm2） 3）管道移动的摩擦力：PmPm二uqL式中u计算管段 单位长度的结构荷重，N/mL弯管内介质的工作压力，Pa ； f弯 管内介质的容重，kg/m3 ； Q弯管内介质的流速，m/s方形补 偿器的内压轴向推力计算:根据图2 所示,方形补偿器可看成是由 4个90弯管对接组成如所述，每个转弯处流体对弯管都存在作 用力，每处作用力的合力记为R1、R2、R3、R4 ,由理论力学 可知，R1和R4可合成为R14 , R2和R3可合成为R23 ,而R14 与R23大小相等，方向相反，且作用于同一直线上，它们是互相 平衡的。即方形补偿器由于内压产生的作用力,在其自身就已平 衡，不会形成对固定支架的轴向推力。虚线方框内固定支架的 轴向推力计算a、原设计管线虚线方框内固定支架的轴向推力计 算由图2可知方形补偿器对固定支架不会形成轴向推力，根据固 定支架所承受水平推力的三项（即摩擦反力Pm、各种补偿器的弹 性反力Pk、不平衡轴向内压力Pn）可知，该固定支架的轴向推力 F1可用下式表达（此时Pn =0）。F1 =1、5kuq1L1 +Pk1 新规范 2021
