对_关于_对欧盟标准EN13445基于应力_省略_类法分析设计的理解_一

　设　计　计　算　

编者按:本刊在2007年第1期、第2期和第4期上分别刊载了华东理工大学丁伯民教授关于应力分类法分析设计方面的文章以及有关专家对这些文章提出的若干商榷意见,引起了专家们对这些问题的深入探讨。尽管专家们的观点不尽一致,但对推动应力分类等问题的进一步研究起到了积极作用。以下两篇文章为丁伯民教授与朱磊教授对各自观点的进一步表述,刊出以供读者参考。

对《关于“对欧盟标准EN13445基于应力分类法

分析设计的理解”丁伯民

(华东理工大学)

　　《对欧盟标准EN13445[1]

计的理解──兼谈和-发表前后,,这对、特别是有限元在应力分析设计中的应用会起到积极的作用。

文献[1]提及:ASMEⅧ-2公布至今已有30余年,但对其某些内容也很难说已经理解透彻,在JB4732中的某些问题上,国内一直在讨论,甚至有争议。对EN13445的理解,为我国现行分析设计标准作为参考,任重而道远。现在看来,确是如此,对EN13445在应力分析设计和疲劳设计方面的总体思想、和ASMEⅧ-2、JB4732的区别和联系等方面确实存在不同的理解。

本文就文献[2]逐点作出答应,通过讨论,相信对EN13445的理解定会有所帮助。不妥之处,敬请业内专家指正(以下所用编号,都按文献[2]所列)。

(1)“文章中将……的讨论很有新意”。文献[1]只是从笔者的认识水平出发,对EN13445和ASMEⅧ-2以及它的区别和联系的理解,而且说明,对该标准的理解有一个过程,恐一时也很难理解其精髓所在,甚至会有所误解。所以如果说新意,只能说笔者对具有新意的EN13445的理解是可取的。

(2)“文章中提到总应力=缺口应力=结构应力+峰值应力的解释可以接受”。要指出的是,对总应力=缺口应力=结构应力+峰值应力的说法并不是笔者的解释或提法,而仅是据EN13445条文所作的陈述。文献[3]提及这些提法值得商榷,笔者已在文献[4]中对这些解释或提法指明了在EN13445中的。

(3)“文章中……,该解释值得商榷”。EN13445在两处对总体及局部结构不连续作出定义,一处在1812(181213和181214),另一处在C12(C1211

和C1212)。笔者在成文时匆忙中未仔细分析两处定义表达中的细微区别,故只引用了1812处的定义。该处是这样写的:

grossstructuraldiscontinuity:discontinuitywhichaf2fectsthestressorstraindistributionacrosstheentirewallthickness1

localstructuraldiscontinuity:discontinuitywhichaf2fectsthestressorstraindistributionlocally,acrossafrac2tionofthewallthickness1

而在C12处对此二术语的定义却不相同(见文献[2]中所引,此处从略),主要是对局部结构不连续突出了onlyverylocally,而对总体结构不连续则增加了overaregionofsignificantarea。

由1812的定义,难以看出文献[2]所作的分析和引伸。对该定义,笔者也产生了怀疑,因而在文献[1]中写了一段对此定义的分析和理解。

诚如文献[1]在一些看法中所述,标准中的某些条文尚存在一些脱节、重复、名词或称呼前后不一致,或未作清晰解释、说明之处,在操作上尚有一些难度。此处即是一例。

(4)“文章中2(4)提到的‘缺口应力…,也称为基本应力(elementarystresses)’……。不能说缺口应力=基本应力(elementarystress)。”笔者在成文中解释缺口应力时,根据缺口应力即总应力的规定,匆忙

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CPVT　　　　对《关于“欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设计的理解”一文的几点意见》的应答　　　Vol24.No72007

中把EN13445C1413所述的Totalstress—elementarystresses写成了缺口应力也称为基本应力,看来确如文献[2]所述,该文是为对总应力6个应力分量的讨论。

(5)“文章中2(5)中提到‘当为拉伸应力时,要计及过量的塑性变形’,……可能对拉伸和压缩两种情况都适用……”。这是在成文时将压缩应力、拉伸应力分别写而造成的疏忽所致,应理解为包括拉、压应力。

(6)“线性或二次外推法求结构应力的主要目的是用于疲劳分析,……。”、“如沿壁厚的应力分布不知道(如采用应变片进行应力分析),而只知道容器表面的结构应力和名义应力,似乎无法按EN13445附录C设计,因为从表面的结构应力和名义应力无法得出哪些是一次应力。……构应力而不是用于应力分解和分类诚如文献[2](),EN13445在需要进行疲劳分析时,其方法可以是常规设计+疲劳设计或应力分析设计+疲劳设计。EN13445在C11中谈及,分析设计可以是常规设计的另一种选择或当在常规设计中未包括某些情况时的补充。EN13445和ASMEⅧ-2在疲劳设计中有所不同,前者把元件分为焊接件、非焊接件和螺栓,三者各用不同的设计曲线,且对焊接件采用结构应力范围标绘(虽然实际上是由包括峰值应力在内的总应力构成疲劳失效,但EN标准在设计时采用结构应力范围、并匹配以由焊接结构型式和无损检测组别所确定的疲劳强度减弱系数所作出的疲劳设计曲线),对非焊接件采用总应力范围标绘;后者对元件不区分焊接或非焊接,所以仅分为元件和螺栓二种,元件的设计曲线都用总应力幅表示。所以,如果遇到的对象其各种工作、结构、制造允差等条件是在常规(按公式)设计中已包括了的焊接件,且设计人员选择为常规设计并要求疲劳分析,则由有限元所得总应力的线性或二次外推法仅为获取结构应力以用于疲劳分析;如遇到的对象为同样条件的非焊接件,则可直接用由有限元所得总应力进行疲劳分析,不需采用外推法求结构应力;但如果上述二者都要求按分析设计方法设计,则不论要否进行疲劳分析,也不论是焊接件或非焊接件,为求取各类应力,都要求将由有限元所得总应力进行线性或二次外推以获取结构应力,并

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据附录C进行当量线性或均布处理,然后由所考虑点的部位和应力产生原因进行分类并评定。所以,外推法的目的:一是用于焊接件按公式设计时的疲劳设计;二是如要按附录C进行分析设计,不论要否进行疲劳分析,则由数值解和实验应力分析所得的总应力都要按外推法求取结构应力,然后分解、分类并评定。

笔者理解EN13445的新意之一在于:不再如ASMEⅧ、我国容器标准那样划为“按规则设计”和“按分析设计”二个篇,而是在正文中引入了“按分析设计”的主要思想(),并款,也可以说是常规+作为附录C,即(此处仅指应力分,和ASMEⅧ-2不同,明确不再)、但不需要作疲劳分析时,则可以只采用附录C,其中只涉及结构应力而不再涉及峰值应力;如果也要求进行疲劳分析,则仍采用17或18款的正文。ASMEⅧ-2则是:凡需要疲劳评定者,必须同时满足包括Pm(PL)+Pb+Q+F≤2Sa在内的5个校核条件,不需要疲劳评定时,也要求同时满足不包括疲劳评定在内的其余4个校核条件,所以都必须将由有限元求得的总应力进行分解并分类。EN13445据这一巧妙的安排,所列入的由总应力离结构不连续(总体及局部)距离(而不是壁厚)衰减关系的线性或二次外推法,恰恰是为了解决由有限元所得总应力求取结构应力,并把结构应力按附录C的方法分解为沿壁厚的均布和线性分布,再据应力产生原因和所在部位予以分类并评定;EN标准从未提及总应力沿壁厚的分布关系,且在附录C中也不再涉及峰值应力。外推法的目的确是为了求取结构应力,而求取结构应力的目的则是用于应力分解和

分类。由于外推法巧妙地把各种峰值应力(不论它沿壁厚均匀、线性或非线性分布)剔除,而结构应力不再含有峰值应力,于是就可进行当量线性化处理,将沿壁厚均布、线性分布的分量正确分类(关于结构应力中可能存在沿壁厚的非线性分布分量,在后面(8)中讨论),解决了ASMEⅧ-2按总应力沿壁厚分布关系难以进行分解、并正确分类的难题。

当 …… 此处隐藏：7683字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……