弹簧选型疑问

lanxuedream

uesoft：

您好！我们是C2的用户，但是有些问题，他们的回复没有能让我们理解，我知道贵公司也研发应力分析软件，包含了C2算法，希望你们能帮我从根本上理解弹簧选型困惑。

1.弹簧选型时，第二个工况 LOAD CASE OPTION里面有两中选择弹簧的方法，一种是IGNORE 一种是 AS DESIGN 这两种方法选出的弹簧的垂直位移是不一样的，按工程实际，我们应该用哪一种呢？

2 IGNORE方法选择的弹簧，在弹簧表里面出现的是理论安装荷载 AS DESIGN 弹簧表里出现的是 现场安装荷载，这两个荷载和弹簧手册上的安装荷载有什么区别呢？

3.我始终认为不管用上面哪个方法都是不能符合工程实际的（可能我没有理解弹簧的安装过程），下面是我的想法：

IGNORE 方法选出的弹簧的位移 我通过对比发现，在c2里面 其位移 等于 热态位置 - 设计线位置（也即0）

as design方法选出的弹簧的位移 在c2里面大约等于 热太位置 — 冷态位置

但是我理解的管道安装过程应该是，在弹簧的定位销还没有拔掉的时候，这个时候弹簧应该是出于刚性的，所以这个时候管道支架点包括弹簧支架点应该在设计线位置，当定位销拔掉的时候，由于弹簧的刚度比刚性小，所以会运行到冷态位置，然后再运行到热态位置，这个弹簧始终经历三个过程，所以我觉得选择弹簧位移时应该是，热态位置 - 设计线位置 或者 热态位置 - 冷态位置 或者 冷态位置 - 设计县位置 这三个之中最大的那个。如果不是这样做，有可能出现 管道位移 大于 选择的弹簧的最大行程 的情况。

不知道您听清我说的意思吗？ 或者我的理解有误，希望得到您的解释。

4在有冷紧的时候，选择弹簧，c2目前的推荐工况您认为合理吗？ 他们公司说要把推荐工况算出的位移加到弹簧支吊点（用cnode)然后再第二个工况加入cs重新再算。有必要这样吗？

期待着您的回复。

api2004

lanxuedream：您好！

您的思考非常深入，提的问题也是应力分析中经常让人困惑的地方，下面我仅谈谈自己的一些想法，希望能够抛砖引玉，互相交流、共同进步。
1、安装态，弹簧是完全锁死的，相当于刚性固定。安装完成后，所有的临时约束取消，弹簧锁销打开，管道荷载重新分配达到自均衡状态，这就是冷态位置，再也无法回到安装初始位置，也找不到安装线了，至少在应力分析阶段，是这样。因此，安装位置和冷态位移只在管道安装时起参考作用。在管道运行阶段，我们关注的主要是冷热态之间的距离，即，热位移。
2、C2和AutoPSA选弹簧，无论热态吊零或冷态吊零，采用的都是热位移Disp，即2工况得到的位移。
不同的是，针对热态吊零，1工况得到工作载荷WorkLoad，然后结合2工况位移Disp从弹簧表中选出符合条件的弹簧，刚度为K；
针对冷态吊零，1工况得到安装载荷FixLoad，仍是结合2工况位移Disp选出符合条件的弹簧。
两种选择方法，都要满足FixLoad = WorkLoad+K*Disp。一般大部分采用热态吊零，毕竟工作状态为热态。
3、无论何种选弹簧方式，热位移Disp应该均是指热态的位置-冷态的位置；而实际上热位移Disp是假定没有弹簧支撑计算得到的(弹簧力与重力平衡，可以同时取消)。
4、C2和AutoPSA选弹簧是一个先假定后选择的过程，当采用热态吊零时，认为在工作状态时弹簧仅起到支撑管道重力的作用，没有其他附加力；
同理，当采用冷态吊零时，情况正好相反。您说的三个之中最大的位移作为选择弹簧的位移，我认为不需要。
5、弹簧选型的算法有很多种，需要结合实际的工程才有意义；一般的应力分析软件，都是根据行业的规定、经验结合有限元算法编写的，也是需要与时俱进的。目前有冷紧的时候，我们也是仿照c2做的工况设计，还真不知应该如何评价。希望您提提您的想法，共同探讨？如果业界有比较共同的认识，我们可以与时俱进。

uesoft

非常感谢张博士！您和lanxuedream的探讨也引领我们进入更加深入的管道应力分析算法领域，相信对大家都有很大帮助。

uesoft

转自http://aecsoft.com.cn/bbs/type.asp?id=654
[讨论]关于c2荷载分配问题
王总你好：有一个关于支架荷载分配的问题向你请教。
c2分析的管道大部分为静不定结构。在理论上静不定结构的受力点和弯矩一般是通过虚功法中的虚位移法的矩阵方程组求解的。这种方法是在某点假设一个无穷小的位移，然后根据几何方程求出每个点的位移。然后代入虚功方程进行计算的。
我想问的是在弹簧荷载分配的时候，是把弹簧考虑为刚性支架来进行荷载分配的，但是这就有一个问题。刚性支架是不允许向下位移的，而弹簧式允许的。所以二者的几何方程是不一样的。如果按照刚性支架选择弹簧那么得出的荷载是和按照弹簧来荷载分配选出的弹簧是有差别的。这是不是就是在许多情况下在弹簧点冷态下会有-y的位移原因吧。因为如果按照弹簧来建立分配荷载所得到的几何方程要比按照刚性支架分配荷载得到的方程复杂的多。这是不是就是c2按照刚性支架来选弹簧的原因啊？
我需要说的是，我绝对不是对c2有什么攻击行为，我是靠这个软件拿工资的，所以当然希望c2越做越好。另外我也接触过其他的管道分析软件，好像都是按照刚性支架来分配荷载得。

[此贴子已经被作者于2009-11-8 16:33:57编辑过]

lanxuedream

uesoft:
您好，我虽然只是个管道工程师，但是我一向对一些问题很认真
这个问题我也一直没有想明白。所我在选弹簧的时候，老是有心理压力，虽然也没有出现大问题。
其实我对这个问题想再说一下自己的看法：
最重要的是，软件应该增加一个功能，刚性支架一般都是在设计标高下安装支架
但是对于那些弹性点就不一定，像电力专业就是按照冷态点的标高来安装支架，对于那些有自冷紧（我这里指的是自冷紧，就是说，要像那些有冷紧的管道在冷紧的标高下安装的弹簧一样）的管道，无疑按冷态点安装才是对的。
支架的安装位置不一样，选择弹簧，荷载都是不一样的
不能总是默认的假定就是在设计标高下安装的。
把这个问题解决了，在针对这个情况设计弹簧选型，我想就不会出现这么多疑问了。
顺便再说一下，上次我问的那个弹簧第一个荷载+Y支架为什么有负位移，我已经想通了：
其实+Y有负的位移在弹簧的荷载分布工况是对的。
那是因为咱们要的工作荷载按热态吊零来考虑的，此时软件会将温度加上去，看哪些支架Lift off，然后去掉那些支架限制，再重新分配荷载，这样才是弹簧的热态工作荷载。

最后我不知道国内有没有人举办管道应力分析研讨会，应该给大家一个讨论的机会。才能做的更好。

uesoft

lanxuedream你好：
感谢你对问题的回答，你是一个认真思考的优秀工程师。你的很多问题，需要与张博士或其他研究人员深入讨论才能获得准确答案。
关于你的问题，我的理解是：

1，所有的支吊架应该都是按照安装态标高进行安装，我相信软件应该是这样处理的。如果软件不是这样处理，那么误差也许在可以控制的范围内。(这是我想象的，这一点我不太清楚)
2，“管道应力分析研讨会，应该给大家一个讨论的机会”是一个很好的建议，目前开发任务比较重，看以后是否有合适的时机。但关键是要找到几个能解答问题的人。