如何正确看待局部结构对远场应力分布的影响

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导读

    简单结构形式在简单载荷形式下，存在公式解答。比如圆筒结构承受内外压力，可以通过公式获得应力分布。

    如果结构的某部分具有简单结构和简单载荷特点，那是否可以套用公式解答呢？比如下图结构的上部，圆筒承受内压。下部斜管的影响如何评估。

    总结来说，就是如何正确看待局部结构对远场应力分布的影响！

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模型一

    几何模型如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    分析设置如下。少了平衡载荷。

    某路径的环向应力如下。

    总结：平衡载荷对环向应力影响极小，可以忽略不计。

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模型二

    几何模型如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    总结：

    1）平衡载荷对环向应力影响明显。

    2）由于模型下部不是轴对称，对应力分布有影响。

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模型三

    几何模型如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    分析设置如下。

    某路径的环向应力如下。

    总结：

    1）平衡载荷对环向应力影响明显。

    2）由于模型下部不是轴对称，对应力分布有影响。

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总结

    对比以上三个模型，可以总结如下。

    1）由于模型不是轴对称，管端的平衡载荷产生了弯矩，所以导致了应力差异。

    2）由于模型不是轴对称，内压导致的环向应力在高度方向上，需要更长的距离才能稳定。

    3）根据圣维南原理，边界条件的分布方式只对近处的应力分布影响较大，对远场的应力分布影响较小。在本文中，注意并不能套用这个观点。因为本文不是边界条件分布方式不同，而是几何结构形式不同，这种不同对应力场分布的影响往往比预计的大。

    4）在本文中，下部结构占比小，对上部结构远场应力虽然有明显影响，但总体来说不是很大。如果是粗略计算，仍然是可以忽略这部分影响。