裙座建模顺序及其引发的一系列问题

文摘   科技   2023-12-04 11:39   山东  

技术成果的获取非常不易,过程很艰辛,

在此,对无锡南京研讨会上,承诺测试“裙座建模顺序对计算结果的影响“的事项,做一个闭环。

01

起因

有用户询问如下警告如何处理:

Warning: Term f2 is > PRs/2 and as such a special analysis may be necessary.

我回复了如下截图:

1-8(c)(1)

02

追问

贝德纳(Bednar)方法计算通过了,是否还要继续走U-2(g)?

1-5(g)分析方法的计算结果

我回复说:

1-5(g)并没有完全写清楚不连续应力的具体分析方法,只给了许用应力的原则,所以,它就属于U-G(g)中提到的“其他被认可并被普遍接受的方法”

03

怀疑

软件没有给出轴向力的具体计算过程,但我发现客户的模型和计算结果有些异常

客户提供的模型

模型的计算结果

首先裙座其实是中间裙座,其次小端的拉伸力有点大了,因为它连接的接管法兰也就一百多kg ,不大可能产生40068N 的载荷。

04

测试

我重新创建了两个模型,建模顺序分别是:

顺序a:裙座-锥封-筒体

顺序b:锥封-裙座(是否分隔两腔?选”否”)-筒体

两个模型的锥体大端的载荷如下:

不同建模顺序测试结果

模型压力设置为0.0001,风和地震选择无,测试模型原则上尽量理想化,因为我只是测试建模顺序的影响,用重量载荷来测试无疑是最方便直接的。

截图左侧报告,按建模顺序a,也就是裙座作为第1个元件:

计算结果:锥体大端承受压缩,

截图右侧报告:按建模顺序b,也就是锥封作为第1个元件:

计算结果:锥体大端承受拉伸

从模型上来看,无疑大端应力为压缩应力更切合实际

05

总结

基于上述测试,关于裙座是否作为第1个元件创建的问题,对计算结果影响巨大,尤其是下封头锥封的情况,千万小心操作。当然,为什么锥封会特别严重,是因为纵向应力的正/负对锥体来说尤其重要,因为 1-5 和 1-8 中都有对应的,关于“外载荷产生的 f1 / f2 值如与设计压力方向相反,则不能大于设计压力产生的轴向载荷”的要求。

06

引申

除了锥封,其他形式的封头其实也一样,下封头焊缝截面的纵向应力到底是压缩还是拉伸,对于软件的逻辑和真正的原因,针对两种建模顺序,也许用NB/T 47041的这个图解释会更加清晰一些:

NB/T47041中裙座与塔体的连接形式

裙座作为第1个元件创建,适合(a)和(b)中的形式,设备自重产生的是压缩应力,裙座不作为第1个元件创建,适合图中(c)和(d)中的形式,设备自重产生的是拉伸应力。


07

如何操作

可以按上述第6条考虑建模顺序,对于常规的(a)(b)形式,应将裙座作为第一个元件创建,锥体下方连接的筒体、封头、接管、弯头等一系列零部件,作为Nozzle创建,如下图:

典型的建模顺序

但该方法有缺陷:无法模拟锥体小端的拉伸载荷,可以单独建模模拟,怎么模拟呢?

--可根据锥体实际承受“压缩“ / ”拉伸“ 进行如下两种方式的单独建模模拟,在上下筒体上创建”weights“,来模拟主模型中的 ”f1“ 和 ”f2“,最后提取锥体的计算报告即可,关于采用耳座模型的原因,是为了便于支座任意切换至锥体的上方或下方,不易产生混乱。 

单独的模型








技术探讨


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