还在问究竟如何施加作用在接管根部的管道载荷？原来方法竟然这么多！
自容标委的一纸文件要求计算管口载荷以来，一时间WRC107、WRC297、EN13445、CSCBPV-TD001-2013等管口载荷局部应力计算方法纷纷登上历史舞台，但这些方法都存在自身的理论基础和模型简化，因而其适用范围有很大的局限性，经常会出现无适用曲线，无法计算的情况；即使能够计算，也会有各种条件限制：如补强圈外径的最小要求、接管的最小伸出高度、接管中心距封头切线之间的距离限制等，这些限制条件都是基于考虑的薄膜或边缘应力衰减长度确定的，但如若在工程实际中仅仅因为算一个管口载荷而去满足不同方法要求的各种限制条件，那么设计会变得异常艰难且会造成设备大量的材料浪费。另外，针对上述各种计算方法的准确性也是众说纷纭，一时间真是公说公有理婆说婆有理，同样一台设备不同的设校审人会选用不同的接管等级，真是搞晕众多英雄汉！
计算管口载荷原则上是应该的，但是存在的问题也是不容忽视的：
1. 由于在现实项目中设备专业往往是一个项目时间节点的重要保证，所以设备专业往往是被项目逼着先行进行设备设计，但这时候管道应力专业是无法给出真实管口载荷的，配管专业需要按设备图纸进行建模，而管道应力专业需要根据配管模型进行管口载荷的核算。无真实的管口载荷值，那么管口应力该怎么计算呢？有些公司是采用标准中公式计算值甚至采用某一项目的规定值，但是一个很大的问题就出现了，这些管口载荷数值往往会很大，甚至会比真实的管口载荷值大若干倍，造成的结果是局部应力计算不通过，不通过怎么办？壳体应力计算不通过加补强圈，如不能加补强圈则加厚壳体；接管根部应力计算不通过，增加接管壁厚等级或采用锻件；笔者曾参与一个项目，一经计算管口载荷，算一个不通过一个，可是令笔者困惑的是，之前已经上马的项目没计算管口载荷也都好好的，而现在因为计算管口载荷却需要增加那么多的材料费用，是否合理？所以对于一个公司来说，一边叫嚣着优化结构设计以节约成本，一边却因为一个不真实且很大的管口载荷计算增加了很多成本，这本身就是一个很扯淡的事情，所以笔者会说常规设计还有很大的发展空间，因为很多常规理论问题都还没人真正搞明白，但是要一个工程设计人员从力学大家的角度去进行设计似乎要求太高了，毕竟清华大学的薛明德教授经过20年的研究才出了一个关于《内压与支管外载荷作用下圆柱壳开孔应力分析方法》指导性技术文件的公告。
2. 计算方法自身的缺陷性会造成设计人员无法把握计算结果的准确性，因在实际设计过程中不可能满足各种方法计算所要求的限制性条件，那么在非适用条件下计算出来的结果是否又合理可靠呢？这些计算方法限制的条件是不考虑其他结构不连续处造成的局部应力与接管处应力的叠加，而在实际设备中往往是存在与其它结构不连续处应力叠加的情况，因而这些方法计算的结果也并非准确的，所以这些都需要设计人员灵活把握了。对于很多大开孔情况，WRC107、WRC297往往无适用曲线无法进行计算，EN13445的计算方法大多不被认可，CSCBPV-TD001-2013计算方法无法计算带补强圈的模型，所以很多时候甚至需要用PV Elite进行计算，因为PV Elite中内置了ASME的大开孔计算方法（ASEM弯矩法等），可计算一定的大开孔局部应力计算，但计算准确性也有待考量，那么这时候Ansys似乎就成了唯一的计算方法，开个玩笑的说，Ansys公司真应该感谢一下容标委，仅仅因为管口载荷无法计算的问题使得很多工程设计人员投入到Ansys的学习中，使得Ansys得到更多行业人的青睐和认识。
好吧，说了这么多，言归正传。大家都知道，对于管口载荷作用在接管端面的情况，在AWB就可以直接将力和弯矩施加在实际的接管端面上，但很多时候管口载荷是作用在接管根部的，很多初学者会问该怎么施加？关于将管道载荷施加在接管根部笔者总结了以下三种方法，并结合一简单模型加以说明：模型壳体内径为DN600，壳体开有一个DN350的S1接管，接管伸出长度大于接管开孔补强所要求的最小有效外伸长度，并取距壳体中心线800mm（此处最好取一整数，方便后续进行弯矩的折算，如果接管有效外伸长度为132.4mm，那么建模的时候可以取200mm或300mm甚至更长，但没必要且会增加模型的计算量：只要接管大于有效外伸长度一定的值且根据圣维南原理，不会影响到接管根部应力的计算值），本模型作用在接管根部的管道载荷如下表S1中数值所示：
将作用在接管根部的力和弯矩通过力的平移原理等效到接管端面上，本模型接管外伸长度为距壳体中心线200mm，那么将作用在接管根部的力和弯矩等效在端面上的力仍为FL=21000N，FG=15750N，FA=21000N，通过力的平移原理可知，力等效到端面的时候会产生弯矩，因而弯矩需要进行等效折算为：ML=19110000-FL×200=14910000N.mm，MG=14700000+FG×200=17850000N.mm，MT=22050000 N.mm，之后将这些力和等效的弯矩施加在接管端面上就实现了将接管根部载荷等效到接管端面的过程。其实就是这么简单，基于力的平移原理，那么或许有人会问，这与实际的根部载荷还是有点差距的，因为实际的接管与壳体根部相贯处是一个曲面，载荷应该是均布在这个曲面上的，但是模拟本身就是模型简化的一个过程，而且这个误差已经小到可以忽略不计了，对计算结果可以说毫无影响。如下图所示：
通过建立一个“Remote Point”，将该远程点设置在接管根部位置并将其与接管端面实现耦合，之后在“Loads”中添加“Remote Force”并将其作用在“Remote Point”上即实现了力施加在远程点上并与接管端面的耦合，此法不需要进行弯矩的等效折算，只需将“Remote Force”的力设置为需要施加的接管根部管道载荷即可，相较于第一种方法省去了一个等效弯矩的手算步骤，因而此法是最直接简便的方法，载荷施加与计算结果见下图：
那么又一个问题来了，为什么在接管根部建立一个远程点并将其与接管端面耦合便可直接施加管口载荷值而不需要进行弯矩的等效呢？同样按照力的平移原理，在这个远程点上施加的力耦合到接管端面的时候势必会对接管端面产生一个附加弯矩，但是，但是，但是，这个力平移到接管端面以后其对接管根部又会产生一个附加弯矩，且这个弯矩方向与接管根部的力对端面产生的附加弯矩大小相同，而方向相反，两个弯矩几乎互相抵消，因而远程点耦合法的本质就是在远程点上施加的力和弯矩即为接管根部的管道载荷，但切记这个远程点的位置一定要设置在接管根部，才能近似实现两个弯矩的互相抵消，实际上也不是绝对的抵消，只是误差极小可忽略不计。
在距接管根部很近的一个位置处将接管切割出一个分界面了，将接管根部载荷施加在切割面上，为什么要选择距离很近的位置处，因为距离越近意味着力臂越短，那么将力施加在切割面上的时候力的平移产生的附加弯矩就会微乎其微，与管道弯矩相比不是一个数量级，因而对计算结果影响几乎可忽略不计，但此法较前两种方法存在的误差稍微大一些，既然有前两种更好的方法，那么此方法便不推荐使用，仅列出以供参考。
注：因笔者在验证另一方法的时候又发现了一个新的问题，因而笔者保留对上述解释的修改权，上述解释仅供参考。
