重大修订:ASME Ⅷ-2 2023~2025版屈曲分析方法的核心变化!
(一)主要变化说明
ASME Ⅷ-2-2023~2025版本推翻了2007~2021版本中的三种方法并重新改写制定了两种更为准确的屈曲分析方法:方法一称为五步弹性屈曲分析法;方法二称为弹塑性屈曲分析法。新方法在分析设计理念和思路上有了重大改变(尤其是方法一,整个改写),2023~2025版本之所以改写势必是因为老版本中的方法存在一定不合理的问题。本文先不介绍方法一,主要介绍方法二弹塑性屈曲分析的核心变化,如下所述:
(a)明确了几何不完美性(几何偏差或缺陷)的确定方法,可按以下任一方法确定,2023~2025版规范中未明确优先顺序,本文建议按以下顺序执行:
① 若有实际有效的测量值时,按测量值执行;
② 用户设计说明书(UDS)中规定的制造偏差;
③ 当无实际测量值且UDS也无规定时,则按规范4.4.4节壳体偏差的计算方法进行计算确定。
(b)明确了首先需以载荷系数1.0进行特征值屈曲分析,以屈曲模态形状乘以合适的比例因子将几何偏差或缺陷考虑进去进行后续的弹塑性应力分析;
(c)采用材料应变硬化的弹塑性模型,把老版本中应变软化和理想刚塑性模型的表述删除了;
(d)最重要的一点:将载荷调整系数由2.4修改为1.67,比之前版本中的系数降低了约30%。笔者认为其中一个原因是:新版本中做了更多明确的规定,尤其是对几何偏差或缺陷的明确,使得弹塑性分析方法可以在更为准确的前提条件下得到更为准确的计算结果,故而将载荷系数降低了,也即降低了安全系数;
(e)ASME Ⅷ-2-2023版本将载荷组合工况表中第(4)和(5)两个工况进行了调整,如表1对比所示:将之前版本中“+”的关系修改为“或”的关系,可看出是降低了载荷组合后的总载荷数值;2025版相较于2023版则将(2)~(5)工况中部分载荷之前的系数进一步降低,使得载荷组合后的总载荷数值得到了进一步降低,体现了标准在保证安全的前提下越来越考虑经济性的发展趋势。(二)评定流程图
ASMEⅧ-2-2023~2025版本中弹塑性屈曲分析法的评定可按下图的流程图直观清晰的表达出计算和评定步骤。(三)GB/T 4732-2024与ASME Ⅷ-2历年版本方法对比
我国GB/T 4732的编制和定稿工作应是在ASME Ⅷ-2-2023版本更新之前完成的,故标准中引入的仍是ASME Ⅷ-2-2007~2021版本的屈曲分析方法,而不2023~2025版本的新方法。其中,前两种方法(即基于弹性和弹塑性预应力的特征值屈曲分析法)与2007~2021版本方法完全一致,第三种方法(即弹塑性屈曲分析法)则在规范的基础上作了进一步的调整和区分。但无论是ASME历年版本或是GB/T 4732-2024,关于弹塑性屈曲分析法在理论基础和设计理念上的本质其实是趋于一致的。将其主要联系和区别汇总如表2所示。以上内容仅代表笔者个人观点,限于笔者专业水平有限,文中内容难免有理解不当之处,还请多多包涵和不吝指正!