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为提高船舶高温高压大管径热力管道上膨胀节运行安全性,明晰大管径膨胀节的热应力变化特性,利用单式轴向膨胀节全结构等效模化方法,基于CEASAR程序计算不同载荷工况下船舶废汽管道及膨胀节热应力,判断废汽管道一次、二次应力满足运行要求且膨胀节轴向、横向热位移与试验数值基本吻合。通过管架的受力计算分析,提出了适用于实际船舶废汽管道管架的“主固定管架＋次固定管架＋导向管架＋膨胀节”的耦合配管体系和膨胀节各向模态振动频谱,并得到了一种适用于船舶大管径废汽管道膨胀节及管架设计的验证方法。