ASME规范提出的应力分类设计法是一种精度好、效率高而且有效的设计方法。然而,由于应力分类设计所考虑的失效准则,各类应力对各失效模式所起的作用,各类应力的主要特征及其划分原理以及规范所列设计公式等都主要建立在板壳理论的基础之上,所以当遇到规范公式未包括的元件,需要借助如有限元,特别是三维有限元等数值处理方法时,难以按规范所规定的术语将总应力进行分解并正确分类。
2002年,欧盟在总结了欧洲各国压力容器标准的长期使用经验及有关专家多年来的研究成果的基础上,在第一版的欧盟压力容器设计标准EN 13445:2002的附录B中给出了一种新的分析设计方法,称为“直接法”(Direct Route)——种基于弹塑性分析的方法。2009年,欧盟又发布了EN 13445:2009,在该版本中,对直接法的内容作了进一步的补充,如补充了与直接法配套的有关材料、制造、检验等方面的内容以及采用直接法进行蠕变工况设计的内容,使得直接法更符合工程应用的要求。与此对应,美国ASME委员会也于2007年颁布了全新的《锅炉和压力容器规范》第八卷第2分篇,即2007 Edition Ⅷ-2。其中在分析设计部分,针对几种失效模式的评定方法,除了弹性应力分析法和极限载荷法外,也给出了一种新的设计方法——弹-塑性方法。
分析设计直接法可以用来作为常规设计方法的替代方法,在下列情况下,可以作为常规设计方法的补充:
1)常规设计不包括的工况。
2)载荷的叠加,如风载荷、雪载荷、地震载荷、管道力、附加设备施加的力等的叠加。(www.xing528.com)
3)有关行政机构明确要求进行分析设计的情况,例如,在比较危险的场合或者对环境要求比较高的场合。
4)制造误差超过给定的相关标准要求的情况。
作为常规设计的替代方法,分析设计直接法可以用在常规设计方法以及所给定的公式所包含的全部内容;作为常规设计方法的补充,分析设计直接法可以用在常规设计中无法用公式设计的所有地方,以及常规设计没有覆盖的内容。这种方法可以用在多种载荷叠加的工况,而常规设计方法或者没有给出在这种工况下足够的条件,或者容易导致过分保守的结果。
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