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《对ASME B31.3工艺管道中关于柔性分析的理解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、2004年第3期·41·管道与管件对ASMEB31.3工艺管道中关于柔性分析的理解丁伯民应道宴(华东理工大学,上海200237)(全国化工设备设计技术中心站,上海200040)摘要就管道柔性分析,如柔性分析和疲劳评定的关系,柔性分析中是否包括压力的影响等,以B31.3所规定的条文为依据提出看法,供讨论。关键词工艺管道柔性分析疲劳评定位移应力压力应力剧烈循环工况ASMEB31.3ASMEⅧ-21问题的提出成的当量应力范围,在计算时已计及各元件在受弯、管道和压力容器在设计原理上既有共通之处,受剪时因结构不同于直管而引入的应力增强系
2、数,也因为各自的特点而各不相同。按ASMEB31.3[1]22SE=Sb+4St。工艺管道进行管道应力的柔性分析过程中,对其部SA为许用应力范围,SA=f(1.25Sc+0.25Sh)其分内容存在着不同的理解,主要有:中Sc、Sh分别为该元件在循环荷载时最低和最高温(1)对管道的柔性分析实质上也是对管道的疲度时的许用应力,f为许用应力范围折减系数,和荷劳寿命评定。为此,在柔性分析中除应按B31.3的规载的循环次数N有关。定计及因各种位移引起的交变应力外,是否还应计由此可见,这和容器设计的压力疲劳评定中把及因压力(当工艺上存在交
3、变压力时)引起的交变应力。交变应力幅限于材料的许用应力幅以下是完全相同(2)由上面(1),如要计及,是计及管道的周向的。二者所区别的仅是:柔性分析用交变应力范围表应力还是轴向应力,抑或二者都要计及;如不要计示,其许用应力范围用解析式形式表示;而容器的压及,则又如何防止因交变压力对管道引起的疲劳损力疲劳评定用交变应力幅表示,且其许用应力幅以伤。S-N设计曲线表示,见图1。(3)管道的柔性分析确是疲劳寿命评定,它和既然二者在失效机理、设计思路上是相同的,那容器设计中因交变压力引起的疲劳寿命评定有何异么可以认为:在柔性分析中假定元件
4、只有交变位移同之处。应力而无压力、当然更无交变压力的作用,则它的疲对上述问题,笔者对照B31.3的有关规定,逐一劳寿命应该和同应力水平的,只有交变压力而无位提出不成熟的看法,作为引玉之砖,谨与管道设计的移、当然更无交变位移作用时元件的疲劳寿命基本有关专家共同探讨。相同。也就是尽管二者的许用应力范围或许用应力2柔性分析和压力疲劳的关系幅是以解析式或以疲劳设计曲线的形式表示,但通由位移对管道元件引起的交变应力对元件材料过换算,统一用S-N,即疲劳设计曲线的形式表示,必然会导致疲劳损伤,这和由压力对管道元件引起二者应该是基本一致的。
5、的交变应力对元件材料构成的疲劳损伤从失效机理但实际情况是,管道不仅有交变位移引起的应角度分析是相同的。力,而且一般还存在交变压力引起的应力。按照疲劳综观B31.3对D类、M类管道的柔性分析中的设计原理,如果此二种应力的最大值不是发生在元规定,其基本思路为:件的同一点,而且对应以不同的循环次数,则可以按SE≤SA各处的交变应力幅和相应的循环次数逐点进行疲劳其中,SE为由交变位移对管道所引起的弯矩、扭矩,评定,以许用循环次数的最小值作为该元件的许用在所考虑元件上产生的弯曲应力Sb、剪切应力St组疲劳寿命。如位移应力和压力应力的最大
6、值发生在©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·42·化工设备与管道第40卷图1柔性分析和压力疲劳设计的关系同一元件的同一点,但不是同时、且各对应以不同的数,和循环次数N有关,循环次数N则仅为位移循循环次数时,则可用积累损伤原理进行评定。如位移环的次数。应力和压力应力的最大值发生在同一元件的同一(2)对K类管道,规定除要满足柔性分析即点,而且二者完全同步,则就应该按二者相叠加后的SE≤SA=(1.25Sc+0.25Sh)的校核外,还要按照[
7、2][3]应力幅进行评定。ASMEⅧ-2(相对于国内标准即JB4732)进行ASMEB31.3对管道的柔性分析和疲劳设计的疲劳评定(当然,按ASMEⅧ-2对疲劳分析的判断规定就是根据这些原理,但为设计方便,针对不同类条件,可予免除疲劳分析者除外)。而对D类、M类别的管道,分别作了不同的简化和合并处理,所以导管道,除规定了柔性分析的限制条件以及不满足限致在学习、理解过程中提出了类似于上述的一些问题。制条件时所要采取的措施外,未提及压力疲劳的评3对ASMEB31.3柔性分析和疲劳评定的定。剖析和理解(3)在柔性分析的当量应力范围S
8、E的计算中,由于无法获得B31.3的编制意图和说明,所以其中弯曲应力项Sb实际上是轴向弯曲应力,而且引只能从它所规定条文的蛛丝马迹中根据失效原理进入了因不同结构元件的抗弯断面模量改变而导致所行剖析,涉及到这方面的B31.3相关规定条文大致得应力升高的应力增强系数(stress
