采用分析设计的开孔补强 是否需要满足等面积补强要求

论文见 《压力容器》杂志 第6期

“没有给出SIII的评定。但后面的极限分析可以代替一次应力的评定。”

此观点如何理解呢？极限分析可以代替以此应力评定？

回复 17# PX98


    极限分析可以代替一次应力的评定，见JB4732

涉及到版权问题，部分截图，喜欢的朋友可以自行查看。

1. 第二个结论：

"在同样满足补强设计的前提下,人孔凸缘补强结构的极限承载能力要优于翻边补强结构,为今后进行开孔补强结构设计提供了经验"

很让人费解，怎么搞了半天得到“凸缘补强优于翻边补强”的结论？

不是凸缘结构更优，而是凸缘结构过于保守，不经济，以“在同样能保证足够设计余量的前提下，翻边补强结构比凸缘补强更加经济/省材，该算例为类似结构提供了经验”为结论更加合适。

2. 讨论可以更深入一些，文中只是对比了凸缘和翻边的结构分析结果，对翻边结构具体尺寸如何最优化确定却没有展开讨论，图2形同虚设。再有最后图15给出的参数结构是如何确定的，是否有最优解？

对结构10个部位点取应力强度的意义不大，不如取10条路径取薄膜应力观察其分布。

3. 不知道文中极限分析以什么作为极限压力的判据，不收敛的最后一个substep？

4. 塑性分析少考虑了一个安定性问题。

回复 20# ltsky

感谢ltsky提出了很多宝贵建议。
以下是个人的一点看法，陈述如下，不知妥否，望大家指正：
1.凸缘采用的是锻件加工，翻遍结构采用了板材卷压冲压成型，从加工过程以及二者最终重量来看，翻遍结构更加经济。（如果不考虑制造工具的成本）
2.从表7“DN500人孔结构极限分析”以及文中的两个对比来看，凸缘结构的极限承载能力要优于翻遍结构，这是事实。虽然都是能满足补强要求，但是凸缘结构的极限承载能力更加接近于不开孔时的极限承载能力。
3.图2，在做结构优化时，做了很多结构对比，最后优选出的翻遍补强，论文篇幅有限，没有给出优化过程。
4. 对于“安定性”个人认为结构在初始的几次加载时产生塑形变形，在后续的加载中不再产生新的塑形变形，即认为结构安定。其实也就是塑性区可控。该结构不受疲劳载荷作用，人孔结构也没有接管载荷，其评定按照JB4732中的5.4.2条进行评定。
5.极限载荷的确定是在给定微小的载荷增量使结构不再保持平衡这个点所对应的载荷值来确定，表述可能不太准，在家上网，也没得资料直接拿过来翻。
6.所取的10个点，主要是为了横向和纵向的对比，同时也能看看应力的变化趋势。要是线性化处理后，还得比较膜应力、膜＋弯。一时偷点懒......呵呵！
    限于篇幅，所以有些内容就没有具体陈述，论文已写7页了。

回复  ltsky

感谢ltsky提出了很多宝贵建议。
以下是个人的一点看法，陈述如下，不知妥否，望大家指正： ...
panyxw 发表于 2014-10-2 13:44

1.从表7“DN500人孔结构极限分析”以及文中的两个对比来看，凸缘结构的极限承载能力要优于翻遍结构，这是事实。虽然都是能满足补强要求，但是凸缘结构的极限承载能力更加接近于不开孔时的极限承载能力。

~~~~您这个优化设计和结构改进的出发点本身就是在满足设计要求的前提下尽量省材，取的就是设计要求的下限，怎么反过来却强调”凸缘结构的极限承载能力要优于翻边”的结论？这个说法不是不对，而是不妥，典型的文不对题。何况翻边结构极限压力就一定低于凸缘结构？加大厚度就是了。


2. 安定性问题。~~在结构优化设计时，安定性问题是必须要考虑的。有些结构的设计不是一次应力掌控的而是二次应力，这时候还按一次应力进行判定就不合适了，用极限分析进行结构优化时同样如此。不涉及疲劳但不代表没有反复加载，实际上所有容器必然在停车开车时受到反复载荷作用，因此安定性问题是必须要考虑的。不过你这个结构在应力分类时已经考虑了二次应力，倒是问题不大。

3. 极限载荷这个定义应该没错，只是问一下有限元实现时用的什么判决，因为有些判据是不同的，比如EN13445按5%最大主应变，比如弧长法的第一个拐点，牛顿法的不收敛前最后一个substep。
另：建议开大变形试试，怀疑这个翻边结构会不会存在几何弱化的问题。


4. 还是安定性问题。

可能对安定性的理解有差异，安定性是针对棘轮失效而提出的概念，分为弹性安定和塑性安定。弹性安定是如您所谓的在初始几次有塑性而后结构进入弹性响应。而塑性安定是指只允许在局部区域存在塑性响应（即疲劳源区域），总体结构必须是弹性响应的，这样可保证塑性响应在可控的范围（即应变控制）而以疲劳的形式失效而不是棘轮失效。应力分类中一次+二次应力限制即对应的是塑性安定状态，是允许存在塑性循环的。