CN111595567A - 一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法和设备，本发明通过设置简化热应力棘轮评定校核面X+Y/4+Z/2=1，当X+Y/4+Z/2≤1成立时，判定装置结构不会发生热应力棘轮，否则，判定装置结构会发生热应力棘轮。相对于3S准则来说，本申请中的简化热应力棘轮评定校核面，一方面能够满足标准棘轮边界的要求，评定结果可以确保安全性，消除了3S准则用于棘轮评定的不保守性，无需进行补充棘轮评定。另一方面，其计算量更小，只需一个棘轮评定控制方程，易用性好，给设计人员多一种可选的简化方案。

Description

一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法和设备
技术领域
本发明涉及棘轮判定技术，尤其涉及装置结构的简化热应力棘轮判定方法和设备。
背景技术
在核电、石油化工等工业中，棘轮是工业装置（例如压力容器等）一种常见且重要的失效模式，对装置结构的棘轮进行判定在工业应用领域具有重要作用。专利申请（申请号：CN202010261680.8）公开了一种装置结构的热应力棘轮判定方法，在该专利中，为了避免因使用标准三维棘轮曲面判定热应力棘轮是否会发生而消耗大量的时间，其在3S准则的基础上通过额外补充棘轮评定条件来评判装置结构是否会发生热应力棘轮。尽管上述方法能够较为准确完整地判断出装置结构是否会发生热应力棘轮，但是其判断步骤繁多，在实际应用中不够简洁。而3S准则虽然简单易用，但存在一定的不保守性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法，包括以下步骤：步骤S100，获取装置结构的第一参数X、第二参数Y和第三参数Z，其中，X=PL/Sy、Y=SQmb/Sy、Z=SQm/Sy，PL为装置结构的一次局部薄膜当量应力，SQmb为装置结构的热薄膜加弯曲应力范围、SQm为装置结构的热薄膜应力范围、Sy为装置结构的循环屈服应力；步骤S200，如果X+Y/4+Z/2≤1成立，则判定所述装置结构不会发生热应力棘轮。
本发明的另一实施例还公开了一种装置结构的简化热应力棘轮判定设备，所述设备包括处理器和存储有计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述所述的装置结构的简化热应力棘轮判定方法。
综合上述内容可知，本发明通过设置新的简化热应力棘轮评定校核面X+Y/4+Z/2=1，当X+Y/4+Z/2≤1成立时，判定装置结构不会发生热应力棘轮，否则，判定装置结构会发生热应力棘轮。相对于3S准则来说，本申请中的简化热应力棘轮评定校核面，一方面能够满足标准棘轮边界的要求，评定结果可以确保安全性，消除了3S准则用于棘轮评定的不保守性，无需进行补充棘轮评定。另一方面，其计算量更小，只需一个棘轮评定控制方程，易用性好，给设计人员多一种可选的简化方案。相比标准三维热应力棘轮边界曲面，本申请中的简化热应力棘轮评定校核面将棘轮评定控制方程由3个减少为1个，同时能保证评定结果保守安全，此外，本发明中的简化热应力棘轮评定校核面方程X+Y/4+Z/2=1适用于X全域，不必再进行分区棘轮评定，在工程应用中很容易实施。
附图说明
图1是本发明一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法的流程图；
图2是本发明的简化热应力棘轮判定校核面和3S准则校核面分别与XY平面的交线图（Z=0）；
图3是本发明一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法的另一流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本发明作进一步地详细描述。这种描述是通过示例而非限制的方式介绍了与本发明的原理相一致的具体实施方式，这些实施方式的描述是足够详细的，以使得本领域技术人员能够实践本发明，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以使用其他实施方式并且可以改变和/或替换各要素的结构。因此，不应当从限制性意义上来理解以下的详细描述。
本发明公开了一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法，如图1所示（图1为本发明一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法的流程图），该方法包括以下步骤：
步骤S100，获取装置结构的第一参数X、第二参数Y和第三参数Z，其中，X=PL/Sy、Y=SQmb/Sy、Z=SQm/Sy，PL为装置结构的一次局部薄膜当量应力，SQmb为装置结构的热薄膜加弯曲应力范围、SQm为装置结构的热薄膜应力范围、Sy为装置结构的循环屈服应力。根据本发明，一方面可以直接使用获取的参数X、Y、Z；另一方面，可通过获取和所述装置结构相关的4个常用参数并结合简单的转换关系，即可得到用于热应力棘轮判定的3个基础参数X、Y、Z，方法简单，计算量小。其中，第三参数Z和热薄膜应力范围SQm的选择也适应了ASME VIII-2规范文件中关于三维热应力棘轮的评定方法。在一个实施例中，令装置结构的一次局部薄膜当量应力PL=150MPa，热薄膜加弯曲应力范围SQmb=300MPa，热薄膜应力范围SQm =30MPa，循环屈服应力Sy=300MPa，则可计算得到X=0.5，Y=1，Z=0.1。
步骤S200，如果X+Y/4+Z/2≤1成立，则判定所述装置结构不会发生热应力棘轮。具体地，在发明中，表1给出了不同X、Y和Z分别对应于本申请中的简化热应力棘轮判定校核面（X+Y/4+Z/2=1）、3S准则校核面（X+Y=2）、以及标准三维棘轮曲面（参见背景技术描述部分，也可称为标准三维棘轮边界曲面）的热应力棘轮判定结果。其中，表1展示了为说明本申请中的简化热应力棘轮判定校核面准确性而给出的示例性举例。
表1
（X,Y,Z） 基于3S准则校核面的判定结果 基于简化校核面X+Y/4+Z/2=1的判定结果 基于标准三维棘轮曲面的判定结果
（0.2,0.5,0.5） 不会 不会 不会
（0.6,2,0.5） 会 会 会
（0.2,2,0.5） 会 不会 不会
（0.8,1,0.6） 不会 会 会
（0.9,1,1/3） 不会 会 会
结合图2（图2是本发明的简化热应力棘轮判定校核面和3S准则校核面分别与XY平面的交线图(Z=0)）以及表1可以看出，在四边形OCAE区域内，本申请公开的简化热应力棘轮判定校核面X+Y/4+Z/2=1、3S准则校核面X+Y=2、标准三维棘轮曲面的判定结果一致；在三角形ABC和三角形ADE两个区域内，本申请中的简化热应力棘轮判定校核面相对于3S准则校核面来说，其和标准三维棘轮曲面的判定结果更一致，因此，相比较3S准则来说，本申请公开的简化热应力棘轮判定校核面消除了3S准则的不保守性，满足此校核面的评定结果一定可以使装置结构免于棘轮失效。而相对于标准三维棘轮曲面而言，本申请中的简化热应力棘轮判定校核面方法简单，计算量小，且评定控制方程少，不必进行分区棘轮评定，评定结果更偏保守安全。
综合上述内容可知，本发明通过设置新的简化热应力棘轮评定校核面X+Y/4+Z/2=1，当X+Y/4+Z/2≤1成立时，判定装置结构不会发生热应力棘轮，否则，判定装置结构会发生热应力棘轮。相对于3S准则来说，本申请中的简化热应力棘轮评定校核面，一方面能够满足标准棘轮边界的要求，评定结果可以确保安全性，消除了3S准则用于棘轮评定的不保守性，无需进行补充棘轮评定。另一方面，其计算量更小，只需一个棘轮评定控制方程，易用性好，给设计人员多一种可选的简化方案。 相比标准三维热应力棘轮曲面，本申请中的简化热应力棘轮评定校核面将棘轮评定控制方程由3个减少为1个，同时能保证评定结果保守安全，此外，控制方程适用于X的全域，不必再进行分区棘轮评定，在工程应用中很容易实施。
根据本发明的另一实施例，其中，步骤S200之后还可以包括步骤S300（图3是本发明一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法的另一流程图），如果X+Y/4+Z/2＞1成立，则判定所述装置结构会发生热应力棘轮。
进一步，本发明还公开了一种装置结构的简化热应力棘轮判定设备，所述设备包括处理器和存储有计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现以上任一所述的装置结构的简化热应力棘轮判定方法，相关内容可参考前述内容，在此不再详述。
此外，根据公开的本发明的说明书，本发明的其他实现对于本领域的技术人员是明显的。实施方式和/或实施方式的各个方面可以单独或者以任何组合用于本发明的系统和方法中。说明书和其中的示例应该是仅仅看作示例性，本发明的实际范围和精神由所附权利要求书表示。

Claims (3)

1.一种装置结构的简化热应力棘轮判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100，获取装置结构的第一参数X、第二参数Y和第三参数Z，其中，X=PL/Sy、Y=SQmb/Sy、Z=SQm/Sy，PL为装置结构的一次局部薄膜当量应力，SQmb为装置结构的热薄膜加弯曲应力范围、SQm为装置结构的热薄膜应力范围、Sy为装置结构的循环屈服应力；
步骤S200，如果X+Y/4+Z/2≤1成立，则判定所述装置结构不会发生热应力棘轮。
2.根据权利要求1所述的简化热应力棘轮判定方法，所述步骤S200之后还包括步骤S300，如果X+Y/4+Z/2＞1成立，则判定所述装置结构会发生热应力棘轮。
3.根据权利要求1所述的简化热应力棘轮判定方法，所述步骤S200之后还包括步骤S300，如果X+Y/4+Z/2＞1成立，则判定所述装置结构会发生热应力棘轮。
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