ASME第八卷第二册 - 接管弹性分析 - PV Elite - Help - Hexagon

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中文 (大陆)
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PV Elite
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为了解决局部许用应力,应提供建造材料的疲劳曲线和完整的设计压力/温度载荷信息。如果接近弹性极限或者如果接管/容器连接设计中有特殊结构,在执行局部应力分析之前应仔细查阅规范。本节给出了材料Sm表和碳钢疲劳曲线的说明。在设计中只能使用直接从规范中获取的值。

由于接管载荷引起的容器壁内的应力必须满足三个校核标准,这三个标准可以概括为:

Pm < kSmh

Pm + Pl + Pb< 1.5kSmh

Pm + Pl + Pb + Q < 3Smavg

其中Pm,Pl,Pb和Q分别是总体一次薄膜应力,局部一次薄膜应力,局部一次弯曲应力和总二次应力(薄膜加弯曲);K,Smh和Smavg是偶然的应力因子,材料热态允许应力强度和材料平均应力强度(Smh+Smc)/ 2。

根据第VIII部分第2册表4-120.1中所定义开口附近的应力分类,由开口或其他开口附近的容器壁中的任何外部载荷矩或内部压力引起的弯曲应力项,无论是由持续或膨胀负荷引起称为Q或二次应力。这会导致Pb消失,但会产生更详细的分类:

Pm - 总体一次薄膜应力(主要由于内部压力)

P1 - 局部一次薄膜应力,可能包括:

  • 由于内压引起的薄膜应力

  • 由于施加的持续力和力矩的局部膜应力

Q -二次压力,可能包括:

  • 由于内压引起的弯曲应力

  • 由于施加的持续力和力矩的弯曲应力

  • 由于施加膨胀力而产生的薄膜应力

  • 由于施加的膨胀力和力矩产生的弯曲应力

  • 由于施加膨胀力矩而产生的薄膜应力

在上述分类中定义的每一个应力项包含三个部分:正常方向的两个应力分量和一个剪应力分量。为了组合这些应力,需要应用以下规则:

  1. 计算三种应力类型中的每一种的正应力和剪切分量,即Pm, Pl,和 Q。

  2. 计算由Pm引起的应力强度,并将其与kSmh进行比较。

  3. 加上由于Pm和P1引起的各个正应力和剪切应力分量,计算得到的应力强度并将其与 1.5kSmh进行比较。

  4. 加上由于Pm,P1和Q引起的各个正应力和剪切应力分量,计算得到的应力强度,并将其与3Smavg进行比较。

  5. 如果存在偶然载荷以及持续载荷,这些类型可以乘以k值,k=1.2。

这些标准可以从ASME第八部分第2册附录4的图4-130.1及其周边内容查看。注意,主弯曲应力项Pb不适用于壳应力评估,因此从第八部分第二册的要求中取消。在同样的类比下,峰值应力极限也可以写成:

Pl + Pb + Q + F < Sa

只要AD-160的弹性极限标准符合第5-100节明确规定的声明,上述方程式不需要满足,如下所述:

“如果容器指定的操作满足AD-160的所有条件,则不需要进行循环载荷分析,并且可以假设在4-135中讨论的峰值应力极限已通过符合适用要求:材料,设计,制造,测试和检验。”

例如:疲劳曲线 (Sa值)

CodeCalc中用于限定各种应力分量的公式可概括如下:

Pm(SUS) < Smh

Pm(SUS + OCC) < 1.2Smh

Pm(SUS) + Pl(SUS) < 1.5Smh

Pm(SUS + OCC) + Pl(SUS + OCC) < 1.5(1.2)Smh

Pm(SUS + OCC) + Pl(SUS + OCC) + Q(SUS + EXP + OCC) < 1.5(Smc + Smh)

如果ASME VIII Div.2,AD-160中的某些条件不满足,则可能需要进行正式的疲劳分析。需要计算或估计峰值应力。您可以考虑使用AD-560管口设计的替代规则代替第4-6条疲劳评估开孔应力计算开口的峰值压力应力。如果满足AD-560.1至AD-560.6的所有条件,可以使用表AD-560.7中给出的应力指数。如果单击相应的框,软件将使用这些压力应力指数来修改由于内部压力(环向和纵向应力)引起的主应力。

对于外部载荷,最高峰值应力通常受限于圆角和过渡。如果使用WRC107应力集中因子(Kn,Kb),则需要容器和开口之间的圆角半径。(如果使用补强板,可以输入焊角半径)软件近似粗略计算,并使用WRC 107附录B方程(3)和(4)来估计Kn和Kb。因此,分别使用Kn和Kb修改拉伸和弯曲应力。软件计算交点处四个对点(上下)的局部应力。您不应该指导程序执行应力组合。但是应该根据位置来确定应该添加哪些应力以获得峰值应力水平,然后根据操作周期使用附录4和5的规则和疲劳曲线。基于与有限元分析的比较,外载荷一般会在接管上的角焊缝的顶端产生最高的峰值应力。

加入压力应力指数和集中因子后,峰值应力都比较保守。请注意,应力总和只能用于检查应力强度,而不是应力水平。您需要峰值应力水平来进行疲劳分析。根据附录5,应力求和程序将不再进行应力水平和疲劳允许值的比较。但是,应力求和结果与应力集中因子和压力应力指数的组合对比是有用的。