WRC107,WRC297,EN13445在筒体上局部应力计算的比较

WRC107，WRC297，EN13445在筒体上局部应力计算的比较

一、力学模型和适用范围：

1、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。

2、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。

3、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。

二、壳体上薄膜应力的比较：

1、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；

2、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；

3、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。

三、壳体上表面应力：

1、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；

2、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；

3、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。

四、管子上的膜应力：

1、WRC107方法： 该方法没有给出管子上的应力；

2、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；

3、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。

五、管子上的表面应力：

1、WRC107方法： 该方法没有给出管子上的应力；

2、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；

3、EN13445 方法： 该方法没有给出（严格意义上的）管子上的表面应力。

六、结论：

1、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；

2、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；

3、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。

只计算筒体表面应力和筒体的薄膜应力用WRC107

计算筒体表面应力和筒体薄膜应力+接管的表面应力和接管的薄膜应力用WRC297