局部应力计算方法比较

WRC107,WRC297,EN13445在筒体上局部应力计算的比较:

1.力学模型和适用范围:

WRC107:

- 筒体上的实心圆柱体、矩形附件和方形附件受外加机械载荷

- 球壳上的接管、实心圆柱体和方形附件受外加机械载荷

- 筒体与圆柱体连接结构的适用直径比 d/D ≤ 0.5

- 球壳与接管连接结构的适用直径比 d/D ≤0.375

注:准确的说不是0.5而是0.496,见WRC107公报。这个还有筒体直径和璧厚比值的限制:璧厚和球形封头中径的比值≤ 236;璧厚和筒体中径的比值≤230。但不知道什么原因软件按中都用的是0.5,或者是我看标准不够认真看错了。

HG20583上球壳与接管连接结构的适用直径比 d/D ≤0.5,也应该是0.496而不是0.375见WRC107公报,或许我看错了

WRC297:

- 筒体上接管受到外加机械载荷

- 接管与筒体的直径比 d/D ≤0.5

EN13445中局部应力计算方法,其适用范围:

球壳与接管连接结构: 0.001 ≤ de /R ≤ 0.1

筒体与接管连接结构: 1) 0.001 ≤de /D ≤0.1

2.壳体上薄膜应力的比较:

WRC107方法:薄壁管结构或接管壁厚与筒体壁厚相当时,膜应力计算结果偏小;仅当接管壁厚大于筒体壁厚时,计算结果才偏安全

WRC297方法: 不能得到确定的结论,但得到的膜应力或接近,或大于有限元方法的结果

EN13445 方法:将有限元方法得到的膜应力除以1.5倍许用应力后与EN13445方法得到的载荷比相比,EN13445方法的结果其安全裕量总是大于有限元方法的结果

3.壳体上表面应力:

WRC107方法:薄壁管结构,该方法的计算结果偏小;

当接管壁厚与筒体壁厚相当或接管壁厚大于筒体壁厚时: - 在弯矩作用下,计算结果偏安全。 - 在轴向力作用下,计算结果也偏小

WRC297方法: 该方法的计算结果在绝大多数情况下大于有限元方法的结果

EN13445 方法:该方法的结果总是大于有限元方法的结果;在弯矩作用工况下,该方法与有限元方法的结果之比有可能大于2.0

4.管子上的膜应力

WRC107方法: 该方法没有给出管子上的应力

WRC297方法: 该方法的计算结果在绝大多数情况下小于有限元方法的结果

EN13445 方法:该方法的结果实际上是接管在弯矩作用下一般部位上的轴向

弯曲应力(在圆周上的任意点处,应力沿壁厚方向是均布的):

[ 4(Mx^2+My^2)^0.5]+Fz/πde

该结果没有考虑结构不连续产生的边缘应力

5.管子上的表面应力

WRC107方法: 该方法没有给出管子上的应力

WRC297方法: 除非接管壁厚比壳体壁厚大很多,该方法的计算结果在绝大多数情况下总是大于有限元方法的结果

EN13445 方法: 该方法没有给出(严格意义上的)管子

上的表面应力

结论:对于薄壁管结构,起控制作用的是接管上的表面应力。因此,WRC107方法和EN13445方法的结果是不可靠的,即这两种方法均不适用于薄壁管结构

接管壁厚与筒体壁厚相当时,起控制作用的是筒体上的表面应力。WRC107方法算得的表面应力与有限元方法的结果最为接近;WRC297方法和EN13445方法的计算结果都比有限元方法的结果保守

当接管壁厚大于筒体壁厚时,WRC107方法的结果可能是偏不安全的;而WRC297和EN13445方法将得到较保守的结果

WRC107,WRC297,EN13445在筒体上局部应力计算的比较:

1.力学模型和适用范围:

WRC107:

- 筒体上的实心圆柱体、矩形附件和方形附件受外加机械载荷

- 球壳上的接管、实心圆柱体和方形附件受外加机械载荷

- 筒体与圆柱体连接结构的适用直径比 d/D ≤ 0.5

- 球壳与接管连接结构的适用直径比 d/D ≤0.375

注:准确的说不是0.5而是0.496,见WRC107公报。这个还有筒体直径和璧厚比值的限制:璧厚和球形封头中径的比值≤ 236;璧厚和筒体中径的比值≤230。但不知道什么原因软件按中都用的是0.5,或者是我看标准不够认真看错了。

HG20583上球壳与接管连接结构的适用直径比 d/D ≤0.5,也应该是0.496而不是0.375见WRC107公报,或许我看错了

WRC297:

- 筒体上接管受到外加机械载荷

- 接管与筒体的直径比 d/D ≤0.5

EN13445中局部应力计算方法,其适用范围:

球壳与接管连接结构: 0.001 ≤ de /R ≤ 0.1

筒体与接管连接结构: 1) 0.001 ≤de /D ≤0.1

2.壳体上薄膜应力的比较:

WRC107方法:薄壁管结构或接管壁厚与筒体壁厚相当时,膜应力计算结果偏小;仅当接管壁厚大于筒体壁厚时,计算结果才偏安全

WRC297方法: 不能得到确定的结论,但得到的膜应力或接近,或大于有限元方法的结果

EN13445 方法:将有限元方法得到的膜应力除以1.5倍许用应力后与EN13445方法得到的载荷比相比,EN13445方法的结果其安全裕量总是大于有限元方法的结果

3.壳体上表面应力:

WRC107方法:薄壁管结构,该方法的计算结果偏小;

当接管壁厚与筒体壁厚相当或接管壁厚大于筒体壁厚时: - 在弯矩作用下,计算结果偏安全。 - 在轴向力作用下,计算结果也偏小

WRC297方法: 该方法的计算结果在绝大多数情况下大于有限元方法的结果

EN13445 方法:该方法的结果总是大于有限元方法的结果;在弯矩作用工况下,该方法与有限元方法的结果之比有可能大于2.0

4.管子上的膜应力

WRC107方法: 该方法没有给出管子上的应力

WRC297方法: 该方法的计算结果在绝大多数情况下小于有限元方法的结果

EN13445 方法:该方法的结果实际上是接管在弯矩作用下一般部位上的轴向

弯曲应力(在圆周上的任意点处,应力沿壁厚方向是均布的):

[ 4(Mx^2+My^2)^0.5]+Fz/πde

该结果没有考虑结构不连续产生的边缘应力

5.管子上的表面应力

WRC107方法: 该方法没有给出管子上的应力

WRC297方法: 除非接管壁厚比壳体壁厚大很多,该方法的计算结果在绝大多数情况下总是大于有限元方法的结果

EN13445 方法: 该方法没有给出(严格意义上的)管子

上的表面应力

结论:对于薄壁管结构,起控制作用的是接管上的表面应力。因此,WRC107方法和EN13445方法的结果是不可靠的,即这两种方法均不适用于薄壁管结构

接管壁厚与筒体壁厚相当时,起控制作用的是筒体上的表面应力。WRC107方法算得的表面应力与有限元方法的结果最为接近;WRC297方法和EN13445方法的计算结果都比有限元方法的结果保守

当接管壁厚大于筒体壁厚时,WRC107方法的结果可能是偏不安全的;而WRC297和EN13445方法将得到较保守的结果


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