椭圆筒体怎么那么厚(续)
震惊
很多朋友被上篇文章的结论震惊了。
朋友面对圆平板厚度没有震惊。对于圆平板来说,比筒体受力差,可以理解和接受,因为平板公式里,承载能力和厚度成平方关系,这是一眼能看见的,好理解。
椭圆筒体的计算比较复杂,不亲自验算,光看公式还真难以发现区别。
不就是扁一点点的圆吗?承载能力能差几十倍?不应该是半斤八两的关系吗?
对啊,不就是大号的流感吗,怎么就把世界弄的天翻地覆呢?
联想到筒体椭圆度要求,假设椭圆度大一点,是不是刚好合格的筒体就不合格了,直接吃到了材料的安全系数裕量?
所以说,符合规范的公差是很重要的。
1:1.28的椭圆筒体,竟然要比1:1的圆筒厚10几倍,太反直觉了!
CAN'T BELIEVE!
结果验证
用0.55MPa生成一下S30408材料的450*350椭圆筒节的计算书,
查看一下计算结果,
其中A点的应力值最大,B点的量级和A差不多,C点较低。
为了验证理论解的,加深对于椭圆筒体的受力的直观感受,对这个模型,按照计算书1:1建模。
采用平面单元,建立1/4模型。
施加内压0.55MPa,施加对称约束:
结果如下,的确应力值很大。
观察一下变形:
从变化趋势可看到,椭圆筒体的长轴向内凹(受压),短轴向外扩张(受拉),椭圆筒体更圆了。
圆筒的变形是整体往外扩张,筒体截面上基本没有弯曲应力。而椭圆筒体长轴和短轴变形方向完全不一样,受到的最大力就是弯曲应力。
结果比较
在模型上取ABC三点做线性化,对应于理论解的ABC三点。
将SW6计算的理论解和有限元数值做个比较:
应力种类 |
位置 |
理论解 |
FEA解 |
误差 |
薄膜应力 |
小圆弧区A点 |
16.3 |
16.07 |
1.41% |
大圆弧区B点 |
12.8 |
12.5 |
2.34% |
|
大小圆弧 C点 |
14.3 |
14.93 |
-4.41% |
|
内壁 |
小圆弧 A点 |
299 |
301.1 |
-0.70% |
大圆弧 B点 |
-269 |
-265.9 |
1.15% |
|
大小圆弧 C点 |
49.7 |
39.43 |
20.66% |
|
内壁 |
小圆弧区A点 |
315 |
314.7 |
0.10% |
大圆弧区 B点 |
-256 |
-251.9 |
1.60% |
|
大小圆弧区C点 |
63.9 |
54.03 |
15.45% |
|
外壁 |
小圆弧区A点 |
-299 |
-301.1 |
-0.70% |
大圆弧区B点 |
269 |
265.9 |
1.15% |
|
大小圆弧区C点 |
-49.7 |
-39.43 |
20.66% |
|
外壁 |
小圆弧区A点 |
-282 |
-287.5 |
-1.95% |
大圆弧区B点 |
282 |
279.8 |
0.78% |
|
大小圆弧区C点 |
-35.4 |
-26.26 |
25.82% |
可以容易看到,ABC点的薄膜应力,A和B点的弯曲应力值,与理论解相比误差很小。
所以,即使用分析方法,也会得到一样的结论:
椭圆筒体真的要很厚。
至此也终于确定:
椭圆筒体和筒体,就像新冠和流感,真是不一样。
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