【常规设计】工程常用开孔补强方法的原理探讨

1. 等面积法

2. 压力面积法

3. 分析法

    分析法的设计准则是基于塑性极限与安定性分析得出的，通过保证一次加载时有足够的塑性承载能力和反复加载的安定要求来保证开孔安全的，其理论基础与力学模型是弹性薄壳理论并基于清华大学的研究成果，与前人实验模型数据进行论证可靠的一种方法，与前两种方法的显著区别在于将大开孔边缘处的弯曲应力计及塑性承载和安定性分析，更贴近大开孔边缘处的复杂应力状态。另外采用ASME Ⅷ-2的应力分类法，对不同类的应力强度采用不同的设计准则：结构的极限承载能力对于设计载荷应满足一定的安全裕度要求，设计应满足安定性要求。但该准则是基于简单梁的理论提出的，并限制一次局部薄膜应力和一次弯曲应力在1.5倍许用应力内，一次加二次应力限制在3.0倍许用应力内，但实际即使壳上开一个很小的孔，虽然不会对壳的塑性承载能力有影响，其实孔边缘的局部薄膜应力已达到总体一次薄膜应力的2.5倍；而将一次弯曲应力限制在1.5倍许用应力的由来则是基于两端简支梁的塑性极限压力为1.5倍弹性极限压力得到的。实际的开孔结构大多是复杂的板壳结构，简单的套用一维梁理论的设计准则是会出现问题的，因而分析法基于前人的实验模型及大量的计算结果并留有一定的安全裕度将等效薄膜应力和等效总应力分别限制在2.2和2.6倍许用应力内。

4 ASME弯矩法和有限元弹性应力分类法

5 开孔补强方法的原理准则与适用范围