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    关于GB150中径公式的问题讨论。

    2ltsky 2014-05-10 18:43
    对一个传统计算公式的讨论:

    我们国家GB150号称以“弹性失效”作为设计准则的,因此厚壁按拉美公式内壁最大环向应力计算,对薄壁容器采用的是中径公式。


    讨论:

    中经公式到底是以什么准则下的壁厚计算公式?
    美国ASME给出的径比限制是有准确意义的,我们国家采用中经公式给出的适用范围理由是否牵强?

    个人理解:

    但中径公式本质上是计算沿壁厚均匀分布的“薄膜应力”,在等于屈服强度时,内壁必然已经进入塑性状态,本质上是一种“塑性失效”准则下的计算公式才对。

    而美国ASME给出的是非常近似于中径公式的修正公式,跟按厚壁计算的结果偏差很小,只有当超过一定径比时才会产生1%左右的偏差,所以限制了该公式的应用范围,在这个范围内美国ASME的公式依然是弹性准则下的计算公式。

  • 举报 #1
    Swagger 2014-05-17 08:43
    中径公式在内外径比为1.1时的误差为5%左右,设计时又不考虑应变强化,另外,以大量运用中径公式的常规设计为主,以分析设计设计为辅的设计过程中往往留有可观的余量,所以个人觉得在工程上完全可以接受中径公式。
  • 举报 #2
    ltsky 2014-08-14 12:48
    Swagger: 中径公式在内外径比为1.1时的误差为5%左右,设计时又不考虑应变强化,另外,以大量运用中径公式的常规设计为主,以分析设计设计为辅的设计过程中往往留有可观的余量,所以
    你这个5%是以什么作为比较对象的出来的呢?

    ASME 在这方面是很讲究的,即设计方法得到的解不能超过自己制定的准则。所以才专门针对ASME VIII-1和-2采用了不同的壁厚计算公式(尽管从工程上讲差距很小)。

    你用asme viii-1的计算公式、中经公式、拉美公式内壁屈服公式,三者比较一下就知道了。ASME VIII-1是保守的接近拉美公式的,而中经公式则是要冒进而且偏差大。

    且,那个1.5的径比限制也是按ASME VIII-1的公式给出的。

    我国GB150是抄asme的,这显而易见,但显然很多精神没有抄对。
  • 举报 #3
    zhangjuhua 2015-01-07 11:28
    本人比较菜,随便说说哈
    解析上好像说是弹性失效准则,也列出了K=1.5时与拉美解误差,也算是有数据支撑的,这与ASME的1.5限制有很大不同吗?ASME的径比限制的准确意义体现在哪里啊?为啥GB的径比适用范围就牵强呢?GB基于平均中径,ASME稍作调整,即中径位置在离内壁0.6t处,而不是平均中径的0.5t,结果略比GB保守是没错的。
    不过我想知道,设定0.6t基于什么考虑呢,楼主说ASME的很讲究,那么这里怎么个讲究法,为啥不是 0.55,0.7呢,合理性体现在哪里?好像看过有图做过比较,ASME的更接近拉美公式,压力越大越明显。楼主说ASME在K一定范围是弹性准则,那GB的因为0.5和0.6的区别就不是弹性准则了吗?[本话题由 zhangjuhua 于 2015-01-07 11:29:11 编辑]
  • 举报 #4
    ltsky 2016-09-17 16:31
    zhangjuhua: 本人比较菜,随便说说哈
    解析上好像说是弹性失效准则,也列出了K=1.5时与拉美解误差,也算是有数据支撑的,这与ASME的1.5限制有很大不同吗?ASME的径比限制的准确意
    很早的帖子了,今天看到回复一下:

    基于弹性失效的圆筒设计,是有拉美公式精确解的,自己查吧,即内壁最大环向应力不得超过屈服强度(当然,设计时需要取许用应力)。

    然而拉美公式中包含着取对数、开根号等一系列难以手算的步骤(制定公式那时候的压力容器都是手算的),因此需要把拉美公式进行简化便于工程应用。

    显然,直接想到的方法就是可以采用薄膜解的形式来简化这个计算式。那么换算过来的薄膜解的刚好是0.6t(精确值其实为0.6***)。拉美公式与这个简化公式如果以径比K作为自变量X,能承受的最大压力最为因变量Y做曲线,两者刚好相较于径比K=1.5。你可以采用excel画一下图看看。

    同时,可以看到在K<1.5时,两者是十分接近的,而且简化公式的曲线是低于拉美公式的曲线,也就是简化公式允许的最大压力比精确拉美解要低,也就是保守的(反过来看取0.5t的哪条曲线却是整个高于拉美公式的,也就是说中径公式允许的最大压力比精确拉美公式给出的最大压力还要高,这就不保守了)。

    而超过1.5以后,两者相交然后简化的那个公式就不保守,不能用了。

    因此ASME限制径比在1.5.对超出1.5的直接采用拉美公式计算。

    当然,在工程应用中除非极端情况,两者差距还是很小的。但这就是所谓讲究的地方了。对计算公式的精细考虑,每种设定都可以讲出很多道道来。这在工程领域称之为The State of Art.

    而我们国家的专家在制定GB150之初,显然没有理解到这一点,选用了之前的中径公式,又宣称是什么弹性失效,也学asme一样给出了一个所谓1.5的限制。这样的设定释义里也就只能强行解释了。。。[本话题由 ltsky 于 2016-09-17 16:39:30 编辑]
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