应力强度因子(SIF),灵活性因数:ASME B31.3 VS ASME B31J

A 管道系统 由许多不同的组件组成,例如弯曲,肘部,减速剂,T恤,阀门和法兰。但是,在应力分析中,这些各种组件理想化为两种类型的元素:

  • 首先是直管梁元件和
  • 其他是弯曲管梁元件

A 管道系统 主要取决于其弯曲弯曲,以吸收热膨胀和其他位移载荷。当直管受到弯曲时,它表现得像任何直梁即,其横截面保持圆形,并且在极端外纤维处发生最大应力。然而,在弯矩下,管道部件与固体弯曲光束的行为不同。当受到弯矩时,弯曲的圆形横截面变为椭圆形。

为了适应与直管,SIF和柔韧性因子不同的管道部件的这种行为。

ASME代码需要使用压力强化因子(SIFS或I-Fevirors)和灵活性因子(K因子),当检查管道中的部件和关节的充分性时,包括循环载荷,包括循环载荷,这可能产生疲劳失败。

在本文中,我们将探讨这些条款 更详细地,应力强度因子,灵活性因子,ASME B31j等。 在物品的末尾,提供了同一主题上的网络研讨会录制的链接。请注册并倾听同样的信息,了解Autopipe Expert先生Manoj Kale先生的更多见解。

什么是灵活性因素?

对于分支连接和减速机, 灵活性因素 当在每个端部施加相等且相反的时刻时,是零 - 或可忽略的长度元件的一端的旋转比率与相同元件的相对端的比率;

对于弯曲, 灵活性因素 是基于匹配管道的有效长度的一个因素,这些匹配管可以增加元素灵活性,以模拟弯曲椭圆形化的效果,其在弯曲的整个电弧长度上施加。

什么是压力强度因子(SIF)

应力强度因子或SIF是管道分量疲劳强度因子,其是弹性计算的标称应力在匹配管中的比率,其使通过壁裂纹出现在直管对接焊接中的给定数量的循环中到弹性计算的匹配管中的标称应力与在部件或附接管道中相同数量的循环中产生通壁裂缝的组件。

SIF用于评估自限压的自限压,来自低循环疲劳试验。

每个代码都有表,该表列出并解释了管道系统中使用的大多数公共组件的灵活性因子和SIF。

虽然用于计算管道力和时刻的灵活性因素都是相似的,但代码之间的SIFS略有不同。

要显示这些表的功能,我们使用 ASME B31.3.表D300 举个例子。 B31.3表比其他表更复杂。它显示了每种类型组件的平面内和外平面类别。

目的是对当下的不同方向施加不同的压力强度。

这些表格如下使用。对于每个组件,我们首先必须计算灵活性特性, h。从这种灵活性特性,计算灵活性因子和SIF。

从表格中清楚地,对于所有不同的组件,仅计算灵活性特性。灵活性因子和SIFS为所有组件的方式计算或多或少地计算。

ASME B31.1仅为每个组件提供一个压力强度,其在平面内和外平面值中更大。因此,没有必要区分B31.1计算的平面内部或外平面力矩

是什么 弯曲的压力加强?

在大直径,薄壁弯头和弯曲中,压力可以显着影响柔韧性因子的大小。

B31.3摘录与弯曲的压力加强相关
图1:B31.3摘录与弯曲的压力加强相关

这种纠正 压力强化因子和灵活性因素 可以通过从ASME代码采用的修改因子来考虑,如上图所示。1

什么是 ASME B31J.?

ASME B 31J. 为驱动管道部件和所有类型的接头进行SIF,K因子和持续应力乘数的标准方法,包括标准,非标准和专有配件

使用ASME B31J的目的是改善现有的SIF和K因子,以获得实验评估更准确的值以获得现实的结果.

B31J 2008 Edition提供了一系列测试程序来确定 SIFs。 2015年版带来了基于组件几何的实验评估定义,而2017年版会带来相同的更新。

全部 SIF和灵活性因素 通过从观察测试程序的经验,实验和FEA数据的计算评估值。

B31.1.&B31.3提供使用指南 B31J。 ASME B31J. 评估方法可以与之结合使用 ASME B31.1和ASME B31.3 有2012年和后来的版本。 AMSE B31J.可用于金属管道以计算SIF和K因子.

此代码为开发提供了标准方法 SIFS,K因素和持续的压力乘数 用于管道部件和所有类型的关节,包括标准,非标准和专有配件。

这些 ASME B31J.中的SIF和K因子 通过制造或管道组件用户对管道样本进行多次测试来定义

作为管道分量评估的一部分进行的典型测试包括,

  1. 爆发测试
  2. SIF测试
  3. K系列测试
  4. 持续的负载测试

非制定附录A提供了开发的标准方法 压力强调因素。 非系统附录B提供了开发分支连接的标准方法 灵活性因素。 非系统附录C演示了如何在管道系统的弹性分析中使用新的分支连接K因子,非系统附录D提供了一种开发的标准方法 持续的压力因素.

压力强化和灵活性因素 对于大多数应用,目前可用的金属管道组分是使用本标准中的测试程序和数值方法开发的,其中包含在表1-1中。这些值应与匹配管道的截面模量一起使用

ASME B31.3. SIF VS AMSE B31J. SIF

对于每个组件,AMSE B31J提供3套方程,或者我们可以说,3个不同方向的独特方程,用于SIF和灵活性,即在平面内,从飞机中,扭转。

ASME B31.3. SIF VS ASME B31J SIF
图2:ASME B31.3 SIF VS ASME B31J SIF

这我们可以在图2中看到相同。2用于焊接T恤。

ASME B31.3. 在平面和插入平面方向SIF中具有相同的分支和焊接T恤的平等。所以只有2个等式。虽然ASME B31J在每个方向上为两个分支提供独特的方程式,并且可以运行TEE。当设计代码需要使用单个时 压力强化因子是最大的方向 压力强调因素 shall be used.

奔跑和分支sif
图3:运行和分支SIF

施加的分支应力强化因子在此处依赖于或独立于底部所示的图像(图3),并且应力的位置取决于分支和报头之间的几何形状的关系。

扭转sif

ASME B31.3.在持续,扩展和偶尔的压力中具有扭转SIF考虑因素,但之前它始终使用1.随着B31J的引入,将支持AMSE B31.3以外的扭转SIF值。压力计算。

因此,如果您使用B31.3没有B31J,您将能够输入用户定义的扭转SIF值。

根据AMSE B31J的灵活性因素 and ASME B31.3

首先,只有TEE组件受到B31J的更新的灵活性因素的影响,而其他组件的灵活性因素是相同的。使用模型中每个T恤的静态分析评估TEE灵活性因素。在我们的主要静态分析系统处理器期间,我们实际上重新构建了刚度矩阵。灵活性因素本身是基于TEE几何形状和联合定义。

与SIF计算一样,分支灵活性值现在独立于标题。这是焊接T恤的运行和分支腿(图4)的灵活性因子的示例是ASME 16.9。

灵活性因素B31.3 VS B31J
图4:灵活性因素B31.3 VS B31J

因此,每个TEE将为每个方向产生六个独立的灵活性因素,即在平面,出水平和扭转方面。

运行和分支灵活性因子
图5:运行和分支灵活性因子

因此,B31.3目前将灵活性因素限制为非常小的值,这使得TEE更加严格,这段代码旨在做的是通过使用TEE几何形状使用精确的灵活性因素来提供更详细的灵活性分析。

使用autopipe的SIF和灵活性因子网络研讨会

请聆听以下录制的网络研讨会,了解在2020年5月27日星期三在上午10:00在上午10点进行的SIF,灵活性因素和ASME B31J的更详细的洞察力。 因此,请单击此处注册和查看SIF网络研讨会的录制。

概括

  • ASME B31J. 提供更现实和更准确的SIF和灵活性因素,因此提供比现有的ASME B31.1和B31.3代码更现实的代码应力。
  • 由于我已经解释了额外的几何限制,设计师应在接受应力结果之前审查。这些可以在模型一致性检查和代码本身中看到。在实际报告结果之前,需要审核它们。
  • ASME B31J.可以应用于ASME B31.1和B31.3,2012和更高版本的模型。这是一种初始步骤,后来将进一步扩展。
  • 最后在Autopipe Amse B31J中,SIF和灵活性计算都是简单的点击。然后,您必须提供一些额外的几何信息,然后运行分析和审核结果。
  • 大多数管道和压力容器设计师或压力分析师的管道和喷嘴连接的灵活性基于旧技术。这些灵活性对位移,力量和强调产生了重大影响,通常是现实的结果。
  • 使用B31J可以找到许多机会来减少设计时间,建筑成本,分析时间和生命周期维护成本。

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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

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