蒸汽管道在工业领域应用普遍,是动力系统的重要组成部分,其运行过程中可能会在局部结构产生应力集中或破坏,因此其工作状态下的稳定性与安全性是研究热点。本文针对蒸汽管路系统,利用CAESAR II软件先对整个管路系统进行仿真,得到系统在不同工况下的整体应力情况;再利用软件Workbench对系统中局部管路元件如异径管、T型三通管以及阀门进行流固耦合分析,通过加载水力、热力、约束等边界条件,得到管路局部元件和阀门的应力分布,并研究不同温度、压力及结构对应力分布的影响。根据某动力系统蒸汽管路,在CAESAR II中进行先几何模型的建立,再加载边界条件以及设置系统参数,然后进行静力分析,得到管路系统各节点在持续荷载如内压、自重和弹簧吊架作用下产生的一次应力校核结果、在温度与约束作用下产生的二次应力校核结果,找到系统中的危险点;再在Workbench中进行管路元件及阀门的几何模型的建立、网格划分及采用Fluent软件对流体域进行水力计算,再在静力分析模块中对固体域进行静力分析,得到异径管、T型三通管和阀门在工作状态下的应力分布计算结果。计算表明,仿真得到蒸汽管路系统在工作状态下易产生应力集中的位置为变径处、T型三通管主、支管连接处、法兰连接处以及约束处,并且产生应力集中主要因素是管路局部结构、空间布置及约束;数值模拟结果显示,异径管轴向及环向应力集中在大、小径内、外壁处,其中轴向应力集中的原因是异径管受温度及内压作用膨胀时受到约束及变径处倒梯形结构特点在大、小径处变形拉伸和挤压,环向应力集中原因是大、小径处的“V”字型结构导致管壁受温度及压力荷载下产生变形,并且轴、环向应力均随温度上升而增大,而压力的变化对应力影响不明显,管型中219-380mm的异径管由于其结构不连续性最明显,应力值最值最大;T型三通管应力集中在主、支管连接相贯线相交处,并且采用第三强度理论和等效应力计算结果均随温度上升而增大,压力变化同样对其应力影响较小;阀门主要研究闸阀的轴向应力,应力集中位置在闸板与阀体下沿弧线的连接两点附近处,闸板拉应力极值位于来流侧靠近阀体处,应力集中的原因是连接处结构不连续性在受热及内压作用膨胀时产生变形导致较大应力,以及闸板两侧压力差的作用;温度变化对闸阀轴向应力影响较大,开度变化影响也比较明显,是闸板长度的改变影响其刚性和柔性,进而影响应力分布,而压力变化对闸阀应力影响较小。