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对ASME Ⅷ-2 关于“热应力棘轮现象评定”规定的再商榷 ——联系文《对ASME Ⅷ-2(2013版)热应力棘轮评定方法修订的解读》

更新时间:2009-03-28

1 问题的引起

ASME Ⅷ-2从1968年第一版起,在其5-130节中就列有“壳体中热应力棘轮作用”的内容,笔者曾撰文从原理出发,定性地详细介绍其产生机理并定量地推导其限制条件[1]。直至2004版,这一内容一直没有改变。2007版起,ASME Ⅷ-2全部改写,设计部分划分为第4篇按规则设计和第5篇按分析设计。在其第5篇5.5.6节列入了棘轮现象评定——弹性应力分析,5.5.7节为棘轮现象评定——弹-塑性应力分析。其弹性应力分析部分5.5.6.3节温差应力棘轮现象评定中在谈到适用对象时表示:此法仅能用于假设为二次应力(例如,温差应力)范围的分布是按线性或抛物线时,和规范在具体规定限制棘轮现象的条件时温差(不是温差应力)沿壁厚按线性或抛物线分布加以区分存在不协调。为此笔者在翻译时加了译注:似应是引起二次应力(例如,温差应力)范围的温度分布是按线性或抛物线时之误。此外,对评定条件中历版采用曲线的近似值表示改为用拟合曲线式表示,并为更清晰而据热应力棘轮原理补充了对二次应力范围(此处指温差应力范围)的限制条件。其余内容都和过去历版相同。

规范2013版(2015、2017同此)的这一内容和过去历版相比作了较多修改[2],导致难以从其制订依据所表述的原理进行解释,为此笔者又撰文对此提出商榷[3]。文中表示:也许是笔者未理解规范修订的原意,也许是规范对理解其制订时所参考的文献有所疏忽所致,但倾向性的意见是后者。

不久后笔者接到《化工设备与管道》编辑部寄送的文[4]初稿要我审阅,该文表示:文[3]“针对ASME Ⅷ-2(2013版)中的上述修订开展了有益的讨论,对一些重要的概念进行了澄清”。对此我详细地写了审阅意见,要点包括:二文(指文[4]和文[3])虽然出发点和角度不同,但涉及到对规范各条文表述上所存在的疑问似乎是一致的。如本文能和该文的“引文[7]”(即文[3],下同)相互配合或呼应,对其提出的疑问或作出分析和解释,或表明确是规范存在的可商榷之处,让业内用户全面、准确地理解规范,在工程中正确应用,则是一大好事。

公布了的文[4]对审稿意见中提出的主要疑点或争议点并无反映,且由其标题可知,是对规范中评定方法的解读,即分析其制订的原理和理论依据,也就是对2013(包括2015)版的规定并无可商榷或争议之处。鉴于此,撰写本文供业内一起讨论。

2 对文[4]审稿意见所提的、供其作者考虑的内容

撰写本节是让业内了解文[4]的修改经过。

高温钢渣池式热闷技术,即1 600 ℃高温熔融钢渣直接倾翻在热闷装置内进行热闷处理,图2为高温钢渣池式热闷技术工艺流程示意图。池式热闷技术利用钢渣余热产生蒸汽去消解f-CaO,热闷处理后的钢渣f-CaO含量低于2.0%,热闷后的钢渣粒径60%小于20 mm,钢渣体积稳定性好[44]。

还穿着婚纱的新娘丁小慧,坚持自己守在病房里面,把其他人都劝回去了。丁小慧坐在病床边,看着许诺面色苍白,眉头紧皱,嘴里无意识地嘟囔着,像是在跟谁赌气,“我为什么就不配娶好看的姑娘?”

因涉及文[4]送审稿和正文[4]的章节编号和所引文献号不同,本节以下所列,除用括号表示另有说明者外,一律都用正文[4]的章节号和文献号表示。

审稿意见的要点如下:

文中虽然对该文的“引文”提出的部分疑点作出分析和解释,但对“引文”所提出的其它疑点,则不仅未提及确是疑点、更未作出解释,使用户在应用规范时仍会留下疑问。

(3)本文的2.2 Bree法的不足中提及“算例2(受轴向热应变梯度)虽然可以通过Bree法的校核,但未能通过弹-塑性棘轮分析的评定,也就是说,在某些情况下,Bree法出现了不保守性”,并在分析其原因时表示:“算例2中的轴向热应变梯度,不仅产生了热弯曲应力,还产生了热薄膜应力(环向应力),而且后者还占主导。”

(2)本文的2.1原壳体中热应力棘轮评定的制定依据中提及,制定依据是1967年Bree发表的论文和本文图1。而该文的“引文[7]”则表示制定依据是1959年D R Miller发表的论文和文[7]的“图4”(即本文的图2),并用三杆模型从原理上说明热应力棘轮现象是如何发生的,由该文的“图4”可见,对于温差沿壁厚按线性分布时其限制热应力棘轮现象的条件为线b,对于温差沿壁厚按抛物线分布时其限制热应力棘轮现象的条件为线c,据此两线,从早期的ASME Ⅷ-2起直至2013版,其限制条件都按这两根线的直线段和曲线段作出。而这些限制条件似较难由本文的图1找到答案。本文可针对这一问题进行解读。

(1)该文的“引文[7]”对规范5.5.6.3节“此法仅能用于假设为二次应力(例如,温差应力)范围的分布是按线性或抛物线时”的表述,且在第4步(a)所表示的“对于由沿壁厚是线性变化情况的二次当量应力范围(注:2010版以后,本人不再参与规范的翻译工作,此处13版译文误译为:对于由沿壁厚是线性变化情况的温差载荷所引起的二次当量应力范围)”以及对(b)中所表示的“对于由沿壁厚的变化是按抛物线稳定地增加或减小情况温差载荷所引起的二次当量应力范围”两种不同表达,即前者是温差应力沿壁厚线性变化,后者是引起温差应力的温差沿壁厚按抛物线变化,据该文的“引文”所引“文献[3]、[4]”的原理介绍和其“图4”(说明:此处都指该文的“引文[7]”所列的文献号和图号),明确表示二者都应是温差沿壁厚的变化、而不是温差应力沿壁厚的变化,并指出这一可商榷的表述从2007、2010版就曾发生过,直至2013版在该节的修改中仍予出现,而该文的“引文[8]”完全按照2013版的表述。到底是规范存在不妥还是确应这样表述,本文似宜解读。

2.3节详细介绍了考虑热薄膜和弯曲应力的棘轮边界。并在2.4节总结与探讨的最后表示:“ASMEⅧ-2(2013版)最大的一个修订是增加了对热薄膜应力的考虑和限制。在出现热薄膜应力的情况下,如果还用之前版本的方法去校核,会出现不保守的情况。”

实际上,规范的所有校核条件和以往各版完全相同,5.5.6.3节也一直只提及沿壁厚的温差应力,从未提沿圆筒轴向的温差,对符号SQmb也未说明是何意思,是由轴向温差、还是由沿壁厚温差引起的薄膜和弯曲总应力(但由沿壁厚温差不致引起薄膜应力),新版对热应力棘轮的评定是否划分为沿壁厚温差和沿轴向温差两种情况,这些含糊的表达是规范疏忽所致还是另有原因。本文对此可以分析或讨论。

(4)本文对各版规范的“壳体中热应力棘轮”改为“热应力棘轮评定”进行探讨,认为去掉了“壳体”二字,“此即指该评定方法可用于包括壳体在内的各种结构,如封头或接管。”本人认为此项修改并无实质意义,仅可能是在改版时更换了编者而各人的写法习惯不同所致,仍指只能用于壳体而无法用于除壳体外的各种结构。封头(平封头属板,不属壳,所以不能包括)或接管都属壳体,当然包括,但恐无法用于壳体以外的其它结构。建议作者斟酌。

3 对文[4]的商榷

文[3]和文[4]的基本观点不同,前者认为ASME Ⅷ-2(2013版)起存在诸多可商榷之处,后者认为ASME Ⅷ-2(2013版)起做了较大的修订是为了过去历版存在的不保守性,所以从理论推导来证实其修订的正确性。本文据文[4]和本人对其所提的审稿意见,提出下列商榷意见,供业内讨论,共同逐步厘清新版ASME Ⅷ-2的相关规定。

  

图1 由沿壁厚是线性变化的热载荷所引起的二次当量应力范围(引自文[4])Fig.1 Secondary equivalent stress range caused by linear distributed thermal loads across thickness

(1)规范在5.5.6.3节确定温差应力棘轮现象许用极限中表示,此法仅能用于假设为二次应力(例如,温差应力)范围的分布是按线性或抛物线时。但在评定的第4步中(a)和(b)两种情况的表述不同,前者为“由沿壁厚是线性变化情况的二次当量应力范围[2013版译文有误,见上节(1)]”、而后者为“由沿壁厚的变化是按抛物线稳定地增加或减小情况的温差载荷所引起的二次当量应力范围”,即到底是温差还是温差应力沿壁厚变化表述的三处存在不一致,因为这是规范可商榷的极为关键性的表述,即使在审稿意见中已提出应予分析或解读,但文[4]却无反映。是回避、讳忌?还是疏忽?

(2)文[4]的2.1原壳体中热应力棘轮评定的制定依据中提及,制定依据是1967年Bree发表的论文和本文图1。而文[3]则表示制定依据是1959年D R Miller发表的论文和该文的“图4”、即本文的图2。显然,由文[4]即图1并未如文[3]及其所引D R Miller一文的附图、即本文图2那样有三根各表示由三杆模型、温差沿元件壁厚为线性分布、温差沿元件壁厚为抛物线分布三种情况时的三根线段abc,而文[4]所用的本文图1却只有未说明其来由的二根线段ab,并无线段c。且直线aSQ=Sy (1- x )表示,而不是D R Miller一文的附图、即本文图2用SQ= 2.0Sy (1-x )表示;线段bx=Pm/Py≥0.5时(文[4]的这一表示恐系x=Pm/Sy之误)用SQ=4Sy (1- x )-2表示,而不是D R Miller一文的附图、即本文图2用SQ = 4.0Sy (1-x )表示。ASMEⅧ-2(2013版)的修订,可见完全依据D R Miller一文的附图、即本文图2中的线段abc标出。综上所述,怎么能说规范的制定依据是1967年Bree发表的论文和文[4]以及图1?讨论工程上具体设备引起热应力棘轮现象或棘轮现象的文章很多,但并不都能作为制定规范的依据。文[3]和文[4]都是讨论ASME Ⅷ-2的热应力棘轮,当然不能离开ASME Ⅷ-2规范,作为解释ASME Ⅷ-2制订依据的权威性文献[5]已经说明:热应力棘轮的问题已在Miller的文章中有详细描述,它为制订规范的规则提供了理论基础[5]

  

图2 温差应力越过该值时将引起变形的循环性增长Fig.2 Thermal stress beyond which cyclic growth occurs

D R Miller一文的附图即本文图2为简单并直观地说明热应力棘轮的产生原因,用三杆模型分析了当三杆作用有由恒定的机械载荷引起的拉伸应力(沿三杆截面均布)和由交变的温差引起的拉伸应力(沿三杆截面也是均布即同样值)时分析了热应力棘轮的产生过程以及为防止热应力棘轮现象发生时机械拉伸应力和温差拉伸应力之间最高值的关系,即可用图2的直线a表示。如果更直观一些,应该用二杆模型的二杆来表示容器器壁的内表面和外表面,但如果取二杆模型,则二杆温度不同时会导致二者长度不同,在恒定的机械载荷作用下会导致二杆(表示容器的内壁和外壁)机械应力不同,无法模拟热应力棘轮现象,所以采用三杆模型,即取外面二杆的总截面积和中间杆的截面积相等,这样就可达到即使外面二杆和中间杆(模拟容器的内、外壁)存在温差,在恒定的机械载荷作用下三杆的机械应力保持恒定,在交变的温差作用下三杆相同的温差应力(模拟容器的内、外壁)交变出现,从而导得本文图2的直线a。将这一原理推广到压力容器的圆筒,它在内压作用下会引起沿壁厚均匀分布的拉伸应力,但当内壁和外壁存在温差时,和三杆模型不同,它只是引起沿壁厚的热弯曲应力而不可能引起热薄膜应力,D R Miller根据沿容器壁厚存在恒定的一次薄膜应力和交变的温差弯曲应力时,推导得为防止热应力棘轮现象发生时机械拉伸应力和温差弯曲应力之间最高值的关系,当温差沿壁厚按线性分布时为曲线b,当温差沿壁厚按抛物线分布时为曲线c,文[1]参照D R Miller一文以及其他有关文献,列出了原理分析并作了详细的理论推导。ASME Ⅷ-2在2013年以前各版本就是按这一原理列出的,它只考虑了容器内外壁存在温差时沿壁厚的温差弯曲应力,并未计及容器在轴向温差作用下沿壁厚均匀分布的温差应力,当然设有、也不可能列入在内压作用下同时作用有沿壁厚的温差以及沿圆筒轴线的温差、即同时作用有沿壁厚按弯曲分布以及沿壁厚均匀分布的温差应力这种更复杂情况时的限制条件。如果确有这种复杂的载荷情况且两种温差同步交变,则其发生热应力棘轮时的限制条件必较仅存在温差薄膜应力时按三杆模型的图2中a线为低,也就是在Pm /Sy<1.0时就可能发生。

Acrobot是一种在垂直平面上运动的欠驱动两连杆机器人[1]。这种机器人由于在肘部关节减少了驱动装置,使得系统在重量、成本及能耗等方面具有很大的优势;同时驱动装置的减少也使得机器人的动力学模型受到二阶的非完整条件约束,因此要对其进行控制设计具有很大的难度[2]。

(1)内审机构开展科研经费审计。内部审计机构是独立的,应独立于科研经费的监督,检查科研经费的使用全过程,并行使其审计职能。内审人员应就审计情况向本单位负责人进行定期汇报,及时发现问题并及时督促相关部门进行整改。内审机构人员应严格遵守审计制度,完善审计流程,控制审计风险。

(3)文[4] 2.2节表示,“算例2(受轴向热应变梯度)虽然可以通过Bree法的校核,但未能通过弹-塑性棘轮分析的评定,也就是说,在某些情况下,Bree法出现了不保守性”,并在分析其原因时表示:“算例2中的轴向热应变梯度,不仅产生了热弯曲应力,还产生了热薄膜应力(环向应力),而且后者还占主导。热薄膜应力恰恰是Bree法未考虑的”。“ASME Ⅷ-2(2013版)的最大一个修订是增加了对热薄膜应力的考虑和限制。在出现热薄膜应力的情况下,如果还用之前版本的方法去校核,会出现不保守的情况”。

综观2013版ASME Ⅷ-2,确是和历年版本不同,引入了热薄膜应力,其“式5.84”即是用三杆模型模拟热薄膜应力时的评定条件,以及热薄膜应力和热弯曲应力共同存在时的内容,并表示为符号ΔQmSQm,以及ΔQmbSQmb,但却只提及温差(还有可能表达有误的温差应力)沿壳体壁厚为线性或抛物线分布,从未提及温差沿圆筒轴线的分布。沿壳体壁厚按线性或抛物线规律分布的温差,对壳体绝不会引起热薄膜应力(即沿壁厚均匀分布的环向应力),仅当沿圆筒轴线存在温差时才会引起热薄膜应力,但这种情况、而且是沿圆筒轴线存在交变温差的情况在工程上存在的可能性较小,至于既存在沿壳体壁厚按线性或抛物线规律分布的温差、又存在沿圆筒轴线温差的情况,本人确想不出在工程上的实例。

2013版:ASME Ⅷ-2中5.5.6.3节的评定共分6个步骤。其中:

第1步—确定在循环的平均温度时一次薄膜应力对规定的最小屈服强度的比值。

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.79”)

试验所用的膨润土为河南省巩义市龙鑫净水材料有限公司提供的商业膨润土,其天然含水率为17.3%,其他基本特性见表1;其XRD衍射图,如图2所示。

第2步—采用弹性分析方法,由温差载荷计算二次薄膜(2013版中文版漏译薄膜二字)当量应力范围 ΔQm

第3步—采用弹性分析方法,计算二次薄膜加弯曲当量温差应力范围(2013版中文版误译为当量应力范围许用极限)ΔQmb

第4步—确定二次薄膜加弯曲当量温差应力范围许用极限SQmb

(a)对于由沿壁厚为线性变化的二次当量温差应力范围[联系起前面的讨论和下面第4步(b)的相应说明,规范此处恐为沿壁厚为线性变化的温差而不是温差应力之误,且2013中文版误译为线性变化的温差载荷所引起的二次当量应力范围]:

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.80”)

汉景帝时期,晁错上奏议云:“德上及飞鸟,下至水虫,草木诸产,皆被其泽。然后阴阳调,四时节,日月光,风雨时,膏露降,五谷孰,祅孽灭……神龙至,凤鸟翔……此谓配天地,治国大体之功也。”[注]类似说法又见于《淮南子·览冥训》:“风雨时节,五谷登孰……凤皇翔于庭,麒麟游于郊。”([西汉]刘安撰,何宁集释:《淮南子集释·览冥训》,北京:中华书局,1998年,第478页)[12]2239这里延续了西周时期“以德配天”的思想。在“阴阳和合”前,统治者的“德行”广泛渗透到自然界和人类社会,才是带来祥瑞的根本。

在股份制合作社成立之后,将农民们从山上竹林生产中转移出来,到山下进企业,或自主创业,使农户既方便又赚钱,免去了在家经营林业和外出创业之间转换的时间浪费和辛苦[1],进一步释放了农村劳动力。对于年纪较大不愿到企业打工的农民,还可参与到合作社的毛竹林培育、管护、砍伐和销售等活动中,解决了农村剩余劳动力的问题。对合作社来讲,可以扩大生产规模,增加科技等现代林业要素投入,发展高效生态的现代林业,在林业领域进行更高层次的创新创业[2]。

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.81”)

(b)对于由沿壁厚为抛物线变化的温差载荷所引起的二次当量应力范围:

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.82”)

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.83”)

第5步—确定二次薄膜当量温差应力范围许用极限SQm

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.84”)

第6步—为证实防止棘轮现象,应满足以下两个准则:

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.85”)

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.86”)

顺便指出,2013版起的中译本有一些关键性的误译,加上规范原文可能存在的疏忽,二者纠缠在一起而导致在使用中引起纠缠不请。此处即是可能因规范原文存在的疏忽和误译引起的混乱。本人已在多个场合提醒用户从2013年版起在译文中的问题,以及在使用规范时尽可能对照原文。

由以上的规定可见,2013版规范对防止热应力棘轮现象的评定中实际上仅包括了两种情况:①由恒定的内压所引起的周向薄膜应力以及由沿壁厚线性或抛物线分布的交变温差所引起的热弯曲应力和热薄膜应力(但从原理上说,沿壁厚线性或抛物线分布的温差所引起的只可能是热弯曲应力而不会引起热薄膜应力),即规范的“式5.80 ~ 5.83”,也就是图2中的b线和c线。②由恒定的内压所引起的周向薄膜应力以及并未说明由何种交变温差所引起的热薄膜应力的组合,即规范的“式5.84”,也就是图2中的a线。但并未包括由恒定的内压所引起的周向薄膜应力以及由沿壁厚线性或抛物线分布的交变温差所引起的热弯曲应力的第三种情况,即以前历版所列出者(实际上,规范把情况①和第三种情况不加区分)。据文[4]一再提及的ASME Ⅷ-2(2013版)增加了对薄膜当量热应力的评定,规范确是既包括了温差沿壁厚按线性或抛物线分布的热弯曲应力,还包括了(但并未说明所引起的原因)热薄膜应力,而且二者同时存在而组合在一起。更令人费解的是,由其“式5.80~5.83”可见,这两种应力都是由沿壁厚按线性或抛物线分布的温差所引起[规范对情况①中(a)的表述可能有误,此处都以2004及以前版本的表述为准]。对二者同时存在而组合在一起的热薄膜应力和热弯曲应力,规定了为证实防止棘轮现象而应满足的条件,文[4]列出了这种极为复杂情况时应如何限制的理论依据文献,并在文中化了大量篇幅进行推导,其可商榷之处将在本文下面(4)节讨论。这些规定都是值得商榷的内容。

除EN 13445在应力分类及评定中将二次应力(不仅是温差应力)划分为薄膜应力和弯曲应力并用QmQb表示外,其他各参照ASME Ⅷ-2的所有标准,对二次应力都一律用符号Q表示。2013版ASME Ⅷ-2在整个分析设计篇中除仅在此处热应力棘轮现象的评定时出现这一例外表示、且在符号说明中也从未涉及外,通篇都无这一表示方式,对于ASME规范来说,这是正常的吗?

“两线合一”的边界划定是以限制城市无序蔓延、保护生态环境和开敞空间为目的,从而实现城市“精明增长”的一种管控界限和政策方式。“十三五”规划中将生态文明建设上升到国家战略层面,相应的生态控制线规划作为其空间落实中的重要技术保障,应予以重视。本文根据城市发展趋势和对生态红线控制程度的不同,对我国目前的城市开发边界划定模式进行总结,主要为:生态优先型、生态底线型和生态控制型。

(4)定性地分析,在恒定内压作用下的圆筒,如再承受交变的、沿壁厚为均匀分布的温差应力,则其引起热应力棘轮现象的可能性当然较再承受交变的、沿壁厚弯曲分布的温差应力为大,此种情况己由D R Miller一文的附图即本文图2得到证实,即前者可采用以三杆模型分析得的线段a表示,后者则据温度沿壁厚按线性或抛物线分布而由该文所导得的线段b和线段c表示。但当在恒定内压作用下的圆筒,如再承受交变的、沿壁厚为均匀分布的温差应力以及弯曲温差应力二者的组合作用时,则其引起热应力棘轮现象的可能性必定较承受交变的、沿壁厚仅为薄膜温差应力的为大,如能由理论推导得其限制线段,必在线段a甚至是线段a的下方,即是此处所述三种情况中最容易引起热应力棘轮现象的受载工况。且由矩形截面梁同时受拉伸和弯曲作用达到屈服时同极限载荷原理的分析,即要据拉伸和弯曲应力不同大小相组合时的判别相似,此时不仅要考虑温差应力SQ和机械应力Pm的组合条件,而且要考虑弯曲温差应力SQb、薄膜温差应力SQm的任一者或二者同存且各种不同大小时和机械应力Pm组合情况下是否会导致热应力棘轮的发生。

文[4]为证实上述结论,在其2.3节用大量篇幅由该文的“引文[9]”进行理论推导而得其“式14”,但在推导中并未提及其引起温差应力的温差沿壁厚按线性或抛物线分布,并表示为方便工程应用而进行合理的近似和简化,最终得到其“式15”,并在该式下面说明:此即为ASME Ⅷ-2(2013)版中式5.80(文[4]的“式2”、式5.81(文[4]的式3)和式5.84(文[4]的“式6”的由来。但其式(6)、即2013版规范的式(5.84)和在图1中最下方直线的表达则完全不同,前者为SQ = 2.0Sy (1- X ),后者则为SQ = Sy (1- X )。对此,这又如何能说明其第2节是对规范本次修订的技术背景和理论依据的主要内容进行解读?

  

图3 循环载荷终端处典型的弹性和弹-塑性热应力分布(引自文[4])Fig.3 Typical elastic and elastic-plastic thermal stress distribution at the extreme points of cycles

 

(文 [4]“式 15”)

本人未去核对文[4]的引文[9],更未去探索其由其式(14)进行近似和简化为其“式15”的合理性。

文 [4]在推导过程中已明确规定 :取 x = σpm /σyy = Δσsb /σyz = Δσsm /σy,其中 σpm 为恒定的一次应力,Δσsb为温差(但未提及温差沿壁厚的分布情况)所致的交变弯曲应力,Δσsm为温差(也未提及温差沿壁厚的分布情况)所致的交变薄膜应力。因此,由其“式15”区分4种情况可以导得如下结果:

xy的关系。当y>2时,据“式15”,取在满足此条件时则可得规范的式5.80即为此式,但2013版把由温差所致的交变应力SQ改为用SQmb表示,且应满足上述条件,故文[3]和本文对此提出商榷。

从表1可知,随着烤烟生育时期的推进,其株高不断升高、茎围不断加粗、节距不断伸长、叶片数逐渐增加、叶片逐渐增大;进入旺长期,烟株发育很快,到打顶期,其生长发育逐渐变慢,同一生育时期各处理间烟株的生长发育程度存在差异。团棵期,随移栽期推迟,株高、叶片数、叶长和叶宽均呈递减趋势,其中,各处理间叶长差异显著,T1、T2与T3其余指标间差异显著,以T3烟株的生长发育较差。旺长期与团棵期的变化类似,株高、节距和叶宽均随移栽期的推迟而降低。打顶期,各处理烟株除株高存在显著差异外,茎围、节距及叶片数的变化基本相同,差异不显著。综合来看,以4月25日移栽的烟株(T2)生长发育较好。

xy的关系。当y≤2时,据“式15”,取y<2z,在满足此条件时可得y = 4 (1- x ),规范的式5.81即为此式,但2013版把由温差所致的交变应力SQ改为用SQmb表示,且应满足上述条件,故文[3] 和本文对此提出商榷。

采用SPSS 16.0软件对数据进行分析处理,患者的年龄、药物使用天数、置管成本等为计量资料,以(均数±标准差)表示,采用t检验(方差齐)及秩和检验(方差不齐)进行数据分析;性别、导管相关并发症发生率等为计数资料,计数资料以(n,%)表示,采用χ2检验,当n<40,或T<1时,用四格表资料的Fisher确切概率法。以P<0.05表示差异具有统计学意义。

xz的关系。当 y>2时,据“式 15”,则应取在满足此条件时可得规范的式5.84即为此式,此即规范根据文[3]中由三杆模型分析所得的限制条件,亦指2013年版已考虑了由温差所致的交变薄膜应力。

xz的关系。当y≤2时,据“式15”,则应取在满足此条件时可得在规范所列的各式似和这一限制条件都无关系。

综合以上由“式15”所得结果,可知其部分表述确和规范相符,但增加了一些规范中并没有的限制条件,即部分表述在规范中并无相同表述。此外,文[4]的表述中,对由温差所致的交变弯曲应力并未如规范那样区分温差沿壁厚线性或抛物线分布而采用不同的限制条件,都仅指温差沿壁厚为线性分布,也就是从未对规范“式5.82和5.83”的来源进行分析,而2013版规范对此二式却表示为SQmb、即由沿壁厚为抛物线分布的温差所致薄膜和弯曲应力共存时的限制条件。此外,在结果③中和规范“式5.84”一致的表述,却和图1中的表述不相一致,相对于文[3]引用1959年D R Miller发表的论文中据图2由三杆模型分析所得结果有较大的差距。这一切,是2013版规范、是文[4]及该文的“引文[10]”存在某些不妥,还是本人未理解这些内容,所以撰写本文和业内同仁共同探讨。

由本节开始时的定性分析可知,在热薄膜和热弯曲应力组合时其引起热应力棘轮现象的可能性是各种情况中的最大者,如能由理论推导得其限制线段,必在线段a甚至是线段a的下方,而2013版规范对SQmb却是按图2中的线段b和线段c限制。这些情况,不仅不能证实2013版起规范的正确性,相反,却是证实了2013版起规范的可予商榷之处。是本人对文[4]的详细推导未予理解,还是图3的表达中稍有疏漏(例如,各分图中对交变温差引起的薄膜和弯曲应力由Δσm和Δσb表示,而由恒定压力所引起的薄膜应力也由Δσm表示,但最终所得棘轮边界处的一次载荷承载能力又用σpm表示等等),或是其他原因,这也是笔者撰写本文,希望业内关注、共同讨论之目的。

(5)为解读并证实2013版ASME Ⅷ-2已引入热薄膜应力,文[4]在其1节对ASME Ⅷ-2(2013版)中的修订第(1)分节表示为:“一次加二次薄膜加弯曲当量应力,不包括热应力(注:以往是“不包括热弯曲应力”),其范围小于Sps。”

规范在5.5.6.2节对棘轮现象评定(而不是温差应力棘轮现象评定)简化的弹-塑性分析中确有这一规定的改变,即以往是不包括热弯曲应力,现版是不包括热应力。但综观5.5.6.2节全文、而不是只摘其部分表述,这一表示仅是指元件不能满足ΔSn, kSps时在疲劳分析中考虑到某些元件可能进入塑性,塑性循环时对疲劳的影响和弹性循环时的影响不同,所以要引入疲劳损失系数、或称疲劳罚系数Ke, k而所列的算式时用,即元件即使进入塑性,但为方便而规定将其交变应力范围乘以系数Ke, k后仍可采用弹性应力分析,即简化的弹-塑性分析。因为在分析组件是否进入塑性时,当然要考虑它总的温差应力,而不仅仅考虑弯曲温差应力,针对旧版的规定有所不妥而改为现状。但在5.5.6.1节弹性应力分析方法中则与此无关。且5.5.6.1和5.5.6.2节都仅指棘轮现象评定,和5.5.6.3节、即本题所讨论的热应力棘轮现象评定虽有联系、但终究不同,文[4]将此作为新版规范考虑了热薄膜应力的一个依据,似可商榷。

4 对ASME Ⅷ-2规定的再商榷

文[3]已对ASME Ⅷ-2关于热应力棘轮现象评定的规定提出商榷。本文根据文[4]所述“ASME Ⅷ-2(2013版)的最大一个修订是增加了对热薄膜应力的考虑和限制”,以及据文[4]引自A.Kalnin教授所展示受轴向热应变梯度和压力进行热应力棘轮现象校核时所出现的不保守性,为此而提出了热薄膜应力到底对热应力棘轮产生什么影响,并对它进行详细分析,最终对2013版规范做了一些实质性修改的表述。对此,本文认定规范确实已列入了由圆筒轴向交变温差所引起的热薄膜应力,即根据前述对三杆模型分析而所得当存在沿壁厚均匀分布的交变温差应力时的限制条件“式5.84”,但在对规范“式5.80 ~ 5.83”的评定条件中,则既并未提及圆筒轴向温差所引起的热薄膜应力,又把二次薄膜加弯曲当量热应力范围组合在一起以确定其许用极限SQmb,且又按照早期版本并未计及热薄膜应力时的限制条件予以限制。当交变的二次薄膜加弯曲当量热应力范围组合在一起并作用有恒定内压时壳体的热应力棘轮现象的评定,必定远较交变的弯曲当量热应力范围并作用有恒定内压时壳体的热应力棘轮现象的评定更为复杂,规范把此两种情况都按比较简单的后者进行评定,也是规范的又一些可予商榷之处。

(b)对于由沿壁厚为抛物线变化的温差所引起的温差弯曲应力范围:

5.5.6.3 温差应力棘轮现象评定

第2步—对于沿元件壁厚变化的温差,采用弹性分析方法,由温差载荷计算二次弯曲当量应力范围ΔQ

二次当量热应力范围当和稳定的总体或局部一次薄膜当量应力组合一起作用时,防止棘轮现象的许用极限可确定如下。此法仅能用于假设为引起二次应力(例如,温差应力)范围的温差沿壁厚按线性或抛物线分布、以及沿圆筒轴线分布时。

第1步—确定在循环的平均温度时一次薄膜应力对规定的最小屈服强度的比值。

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.81”)

(1)专业形成了立足通信全网,构建电信工作场景,职业素质与岗位技能并重的人才培养模式,培养以就业为导向、能适应通信产业生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力的高级技术技能型人才。

刘培峰:保护政策认可的传统工艺是现存的工艺,学术研究领域认可的传统工艺可以延伸到已经失传的技术。可以这样认为么?

第3步—对于沿圆筒轴线变化的温差,采用弹性分析方法,计算二次薄膜当量应力范围ΔQ

第4步—确定二次弯曲或二次薄膜当量温差应力范围许用极限SQ

(a)对于由沿壁厚为线性变化的温差所引起的温差弯曲应力范围:

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.80”)

科学处理危机善后,合理引导网络舆情是减小旅游危机事件负面影响的重要措施。以开放、包容和坦诚的态度应对危机,主动融入舆论场,积极纠正错误、修复形象,有助于建立合理的舆情疏导机制。旅游危机事件的网络舆情传播给旅游目的地带来的影响深远,短时间内难以消除,因而旅游危机事件的善后处理应注重对网络舆情的长期正面引导。

0.5≤X ≤ 1.0时,SQ = 4.0 Sy (1- X )

(ASME Ⅷ -2“式 5.79”)

根据文[3]对规范提出的商榷以及文[4]对规范的解读,并由本文对文[4]的商榷,以及文[4]虽然以较多篇幅据文献推导一次薄膜应力加热薄膜加弯曲应力同时作用下的棘轮边界解析结果,但导得的结果仍和过去历版的棘轮边界相同,而且在工程上基本不存在恒定压力和沿壁厚按线性或抛物线分布的交变温差以及沿筒体轴线的交变温差共同组合的工况。对此本文认为规范确已列入由圆筒轴向温差所引起的交变热薄膜应力,但初步推论得规范的表述似可予商榷。本人觉得为不致引入规范从未采用的二次应力符号SQmb,并尽量保持和以前各版叙述方法的一致性,且为方便操作,揣摩似应是如下所述,供业内讨论(楷体字部分是本文建议对规范修改的内容):

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.82”)

0.615 ≤ X ≤ 1.0 时 ,SQ = 5.2 Sy (1- X )

(ASME Ⅷ -2“式 5.83”)

(c)对于由沿圆筒轴线变化的温差所引起的温差薄膜应力范围:

0 < X < 1.0 时 ,SQ = 2.0 Sy (1- X )

(ASME Ⅷ -2“式 5.84”)

第5步—为证实防止棘轮现象,针对温差沿元件壁厚抑或沿圆筒轴线变化的情况,在满足以下准则时按弯曲或薄膜温差应力范围和其对应的(a)、(b)或(c)许用极限SQ

 

(ASME Ⅷ -2“式 5.85,5.86”)

此外,联系各有关标准、规范中主要引自ASMEⅧ-2 2013以前版本的同一内容进行对照,对ASMEⅧ-2还提出如下的再商榷。

(1)ASME Ⅷ -3[6]从 2013版起在 KD-248节参照2007以前版本的ASME Ⅷ-2,引入热应力棘轮评定,并无2013版ASME Ⅷ-2对二次薄膜和弯曲应力的表述,但表示是温差应力、而不是温差沿壁厚为线性或抛物线分布。2015版同此,2017版则将此内容移到规定性附录9。

(2)EN 13445[7]从2002版起在设计篇的C.7.7节参照2001以前版本的ASME Ⅷ-2,引入对由热应力棘轮引起增量垮塌的防止,2009和2014版都继续其2002版。即使其应力分类中把二次应力划为薄膜和弯曲两种,它也并无2013版ASME Ⅷ-2对温差应力区分为薄膜和弯曲的内容。

(3)作为对ASME Ⅷ-2准则进行解释的ASMEⅧ-2 PTB-1—2009[8]中5.5.6.3节对热应力棘轮评定虽然在说明中也表示适用于温差应力、而不是温差沿壁厚为线性或抛物线分布。但在具体评定步骤中却表示为温差沿壁厚为线性分布和抛物线分布两种情况。其具体的限制条件都和2007版的ASME Ⅷ-2一致。2014版的ASME Ⅷ-2 PTB-1—2014和ASME Ⅷ-2 PTB-1—2009完全相同,即都没有2013版ASME Ⅷ-2对温差应力区分为薄膜和弯曲的内容。

由上可见,各有关涉及热应力棘轮现象的标准、规范和文件,除2013版起的ASME Ⅷ-2外,在规定中都未涉及沿壁厚均匀分布的温差应力,当然,也许是这些标准、规范和文件尚未理解ASME Ⅷ-2,但本人则更倾向于ASME Ⅷ-2确是存在可商榷之处。

5 结束语

为正确理解并执行ASME Ⅷ-2,并为活跃学术气氛,再次撰写此商榷性文章,和业内同仁共同探讨。

参考文献

[1]丁伯民. 热应力棘齿作用的产生机理和限制条件[J]. 化工设备设计,1984(2):3-9.

[2]ASME Boiler and Pressure Vessel Code Ⅷ -2,Alternative Rules for Construction of Pressure Vessels[S]. 2013,2015.

[3]丁伯民. 对ASME Ⅷ-2关于“热应力棘轮现象评定”规定的商榷[J]. 化工设备与管道,2014, 51(3):7-12.

[4] 沈鋆,李涛. 对ASME Ⅷ-2(2013版)热应力棘轮评定方法修订的解读[J]. 化工设备与管道,2016, 53(3):6-11.

[5]Criteria of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code for Design by Analysis in Section Ⅲ and Ⅷ,Division 2.ASME[M]. New York. 1969.

[6]ASME Boiler and Pressure Vessel Code Ⅷ -3,Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels[S]. 2013,2015.

[7]EN 13445-3,Un fired Pressure Vessels[S]. 2002,2009,2014.

[8]ASME Section Ⅷ—Division 2,Criteria and Commentary[S],ASME PTB-1-2009,2014.

 
丁伯民
《化工设备与管道》 2018年第01期
《化工设备与管道》2018年第01期文献

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