Una de las series de preguntas y respuestas de los exámenes de defensa de diseños analizados a lo largo de los años

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Este mensaje fue editado por última vez por B0SS el 17-4-2018 a las 21:45. 1. ¿Presentación personal (universidad donde se graduó, empresa en la que trabaja, etc.)? 2. Presentar el informe de defensa del análisis: establecimiento del modelo, condiciones de contorno de carga y desplazamiento, resultados del análisis, postprocesamiento, conclusiones, etc.? 3. ¿Cuál es la diferencia entre el diseño convencional y el diseño por análisis para los recipientes a presión? 【Método de diseño convencional】Se utiliza como criterio la falla elástica, y se basa en las tensiones en la película para calcular el espesor del componente. Se limita la tensión máxima para que no exceda un valor admisible determinado (generalmente, 1 vez la tensión admisible). Las tensiones locales presentes en el recipiente, como las grandes tensiones en los bordes, se representan mediante un coeficiente de refuerzo de la tensión. La tensión máxima, después de tener en cuenta estas tensiones locales, recibe el mismo valor límite de resistencia que la tensión en la película fina. El espesor de los cilindros y conchas a presión interna según la norma GB/T150 se calcula teniendo en cuenta la tensión en la membrana del componente (tensión total primaria en la membrana), controlándola en un nivel equivalente a 1 vez la tensión admisible. En cuanto al espesor de los sellos elípticos y en forma de disco, se tiene en cuenta la tensión local causada por los efectos en los bordes del sello y del cilindro; luego, se suma esta tensión a la tensión debida a la película fina, con el fin de que la tensión máxima resultante no supere 1 vez la tensión admisible. Los métodos de diseño convencionales son sencillos, pero no son del todo razonables y son demasiado conservadores. 【Método de análisis y diseño】Basado en los criterios de fallo plástico y elastoplástico, se tienen en cuenta las diversas tensiones presentes en el recipiente, como la tensión general en la membrana, las tensiones en los bordes y las tensiones pico. Se realizan cálculos precisos y se clasifican estas tensiones. Según los diferentes tipos de daño causados por cada tipo de tensión, se establecen condiciones de resistencia específicas, lo cual permite calcular el espesor del componente. Los recipientes diseñados según esta ley son más científicos y razonables, seguros y fiables, y además permiten obtener ciertos beneficios económicos. En la norma JB/T4732, el cálculo del espesor de los diversos componentes se basa en el análisis de esfuerzos y utiliza la tercera teoría de la resistencia. Aunque las fórmulas para el cálculo de los cilindros y conchas esféricas sometidos a presión interna son, en apariencia, idénticas a las fórmulas correspondientes de GB/T150, su significado en el cálculo es completamente diferente. El análisis del diseño, al diferenciar las propiedades y los efectos de los distintos esfuerzos, permite aprovechar al máximo el potencial de resistencia de los materiales. Por lo tanto, se plantean requisitos técnicos elevados en cuanto a los materiales, así como en los procesos de fabricación e inspección. 4. ¿Cuál es el ámbito de aplicación de JB/T4732? 1). Recipientes cuya presión de diseño es mayor o igual a 0,1 MPa y menor que 100 MPa ； 2). Recipientes con un nivel de vacío igual o superior a 0,02 MPa ； 3). La temperatura de diseño debe ser inferior a la temperatura correspondiente a la cual se controla la resistencia al esfuerzo por fluencia. 5. ¿Por qué se controla el extremo pequeño de la concha cónica con una tensión admisible de 1,1 veces? Una zona de estrés local se refiere a aquella en la que, a lo largo de la dirección de las líneas meridionales, la distancia recorrida no supera (Disδr/2)0,5, y donde la intensidad del estrés es 1,1 veces mayor que el estrés admisible. Según las normas de análisis y diseño JB/T4732, se debe utilizar un valor de estrés de 1,5 veces el estrés admisible para controlar dichas zonas. En el extremo más pequeño de la concha cónica, el nivel de estrés general es elevado. Si se utiliza un valor de 1,5 veces la tensión admisible como criterio de control, entonces la tensión en las capas finas locales superará el valor de (Disδr/2)0,5 cuando sea 1,1 veces la tensión admisible. Por lo tanto, para garantizar la seguridad, aquí se utiliza un valor de 1,1 veces la tensión admisible como criterio de control. 6. ¿El principio del trabajo virtual y el principio de Saint-Venant? El **principio del trabajo virtual**, también conocido como principio del desplazamiento virtual, fue establecido por Lagrange en el año 1764. Su contenido es el siguiente: un sistema de partículas que inicialmente está en estado de reposo, si las restricciones son restricciones ideales y constantes, entonces el sistema seguirá estando en reposo siempre y cuando la suma de los trabajos realizados por todas las fuerzas principales que actúan sobre el sistema sobre los desplazamientos virtuales de los puntos donde actúan es igual a cero. El **principio de Saint-Venant** es un principio fundamental de la mecánica elástica. Su contenido es el siguiente: La tensión que se genera en un objeto debido a una carga distribuida en una pequeña área (o volumen) del material elástico; en lugares algo más alejados de la zona donde actúa la carga, esta tensión está determinada, básicamente, por la fuerza resultante y el momento resultante de dicha carga ； La distribución específica de la carga solo afecta la distribución de las tensiones en la zona cercana a donde actúa dicha carga. Existe también una forma equivalente de expresarlo: si la suma de las fuerzas y los momentos que actúan sobre una pequeña área (o volumen) del material elástico es igual a cero, entonces, en las zonas alejadas de esa área donde actúa la carga, la tensión será prácticamente nula. 7. Análisis del espectro de respuesta y análisis temporal? El método de análisis de espectros de respuesta es un enfoque cuasiestático. Aunque permite tener en cuenta tanto el valor máximo de la amplitud de las vibraciones en cada banda de frecuencia como los aspectos relacionados con el espectro, no logra considerar el factor del tiempo que dura dichas vibraciones. Las investigaciones sobre los daños causados por terremotos demuestran que algunas estructuras diseñadas según la teoría de los espectros de respuesta sufrieron daños graves incluso en terremotos cuya intensidad no superaba la prevista para su diseño. Esto demuestra claramente que el factor del tiempo debe ser tenido en cuenta en el proceso de diseño. El método de espectros de respuesta ignora la naturaleza aleatoria de los sismos, y no puede tener en cuenta el fenómeno por el cual, cuando una estructura pasa gradualmente a estado plástico debido a sismos extremadamente raros, sus propiedades dinámicas como su período, amortiguación y modos de vibración cambian, lo que provoca una redistribución de las fuerzas internas en la estructura. El método de espectros de respuesta supone que las acciones sísmicas en todos los soportes de la estructura son idénticas, ignorando la interacción entre la base y los estratos de suelo. El【análisis de cronograma】es un método de análisis dinámico que consiste en resolver directamente las ecuaciones dinámicas de la estructura mediante integración paso a paso. El análisis temporal permite determinar todo el proceso de respuesta sísmica de una estructura. También permite conocer las fuerzas internas y los estados de deformación de los diferentes componentes de la estructura durante el terremoto, lo que a su vez permite identificar los puntos débiles de la estructura. Este método es relativamente preciso; no solo permite tomar en consideración la redistribución de las fuerzas internas cuando la estructura entra en estado plástico, sino que también permite registrar todo el proceso de respuesta de la estructura. Sin embargo, solo refleja el comportamiento de la estructura bajo la acción de una onda sísmica específica, por lo que a menudo no es generalizable. 8. ¿Cuáles son las condiciones de contorno para las fuerzas y desplazamientos en las superficies simétricas y antisimétricas? En la superficie simétrica, el desplazamiento normal es cero, y la tensión en la dirección tangencial también es 0 ； En las superficies antisimétricas, el desplazamiento tangencial es 0 y la tensión normal también es 0. 9. ¿Permite la norma JB/T4732 el uso de anillos de refuerzo? 1). El valor mínimo de la resistencia a la tracción a temperatura ambiente para los aceros es menor o igual a 540 MPa ； 2). El espesor del anillo de refuerzo es menor o igual a 1,5 veces el espesor de la pared ； 3). El espesor nominal de la carcasa giratoria es menor o igual a 38 mm. 10. Ajuste del coeficiente de seguridad según las nuevas normas de resistencia: la resistencia a la tracción pasa a ser de 2,4. ¿Qué materiales se ven afectados? Tiene un impacto considerable en los aceros de alta resistencia, y un impacto menor en los aceros al carbono y los aceros de baja aleación. 11. Concepto de estrés: estrés primario, estrés secundario y estrés pico. ¿Se pueden dar ejemplos? 【Esfuerzo puntual】Es la tensión normal o de cizallamiento necesaria para equilibrar las presiones y otras cargas mecánicas. En los materiales plásticos ideales, el flujo plástico total causado por una tensión única es no limitado. Es decir, cuando la zona plástica dentro de la estructura se expande hasta el punto de que esta se convierte en una estructura geométricamente variable, se alcanza un estado límite. Incluso si la carga deja de aumentar, sigue habiendo un flujo plástico ilimitado, hasta que finalmente ocurre la destrucción. La tensión primaria se divide en: tensión de membrana global primaria (por ejemplo, la tensión de membrana causada por la equilibración de la presión interna o por cargas distribuidas en diversos tipos de carcasas) ； Una tensión local en la membrana (por ejemplo: la tensión en la membrana causada por cargas y momentos externos en los soportes fijos de la carcasa o en las conexiones) ； Esfuerzo de flexión por unidad de área: Esfuerzo de flexión distribuido linealmente a lo largo del espesor de la sección transversal, necesario para equilibrar las presiones u otras cargas mecánicas (por ejemplo, el esfuerzo de flexión causado por la presión interna en la parte central de una tapa plana) ； Banda típica de orificios tubulares distribuidos uniformemente) 【Esfuerzo secundario】 es el esfuerzo normal o de cizallamiento necesario para satisfacer las condiciones de restricción externas o los requisitos de continuidad en la deformación de la estructura misma. La característica fundamental de la tensión secundaria es su naturaleza autolimitante: es decir, la deformación local y pequeñas cantidades de deformación son suficientes para satisfacer las condiciones de restricción o los requisitos de continuidad de la deformación, de modo que esta ya no aumenta más. Mientras no se cargue repetidamente, la tensión secundaria no causará la destrucción de la estructura. (Por ejemplo: estrés térmico total y estrés de flexión en las discontinuidades estructurales totales) ； 【Estrés pico】Aumento adicional de estrés sobre el estrés primario y secundario, causado por discontinuidades estructurales locales o por efectos de estrés térmico local. La característica de la tensión de pico es que presenta al mismo tiempo propiedades autolimitantes y localizadas; no provoca una deformación significativa ； Su peligro radica en que puede causar grietas por fatiga o fracturas frágiles. (Por ejemplo: la distribución no lineal de las tensiones a lo largo del espesor en el incremento de esfuerzo causado por la discontinuidad estructural local en las conexiones de las tuberías del casco) ； Estrés térmico en el recubrimiento de los contenedores de chapa compuesta). 12. ¿Hay discontinuidad entre la estructura general y la estructura local? 【Estructura general discontinua】Se refiere a las discontinuidades en la forma geométrica o en los materiales, lo cual provoca cambios en las tensiones o deformaciones de la estructura en una amplia área. Esto tiene un impacto significativo en la distribución general de las tensiones y en las deformaciones de la estructura. Ejemplos de esto son las conexiones entre las tapas, bridas, tuberías de conexión, soportes y el cuerpo de la estructura, así como las conexiones entre partes del cuerpo de la estructura con diámetros o espesores de paredes diferentes. 【Discontinuidad estructural local】Se refiere a las discontinuidades en la forma geométrica o en los materiales, las cuales causan cambios en las tensiones o deformaciones solo en un área muy pequeña de la estructura. No tienen un impacto significativo en la distribución general de las tensiones ni en la deformación de la estructura. Ejemplos de esto son: pequeñas curvas de transición, los puntos de conexión entre la carcasa y los componentes adicionales, así como las soldaduras que no están completamente fusionadas. 13. ¿Cómo se tienen en cuenta las fuerzas sísmicas en el diseño? Se pueden aplicar aceleraciones sísmicas en las direcciones horizontal y vertical para considerar el efecto de las fuerzas sísmicas en los equipos. 14. ¿Dividir una región irregular en una malla hexagonal? 1) Se utiliza una división de malla por mapeo de volumen: la forma del volumen debe ser de tipo bloque (6 caras), cuneiforme (5 caras) o tetraédrica ； Los lados opuestos del cuerpo deben dividirse en el mismo número de unidades, o bien su división debe seguir la estructura de una red de transición, lo cual es aplicable a la división de redes hexaédricas ； Si el cuerpo es un prisma o un tetraedro, el número de subdivisiones en las caras triangulares debe ser par. Cuando el número de caras del cuerpo compuesto supera los límites establecidos, es necesario reducir ese número para poder realizar la división de la malla de mapeo. Se pueden realizar operaciones de adición o conexión entre las superficies enfrentadas. Si las superficies conectadas tienen líneas de unión, esas líneas deben unirse entre sí; primero se deben conectar las superficies y luego las líneas. 2) División de malla mediante método de barrido volumétrico: se puede barrer desde una malla en una de las superficies a través de todo el volumen (que debe existir y no tener malla dividida) para generar elementos volumétricos. Si la malla de la superficie de origen está compuesta por mallas cuadrangulares, se genera una malla hexahédrica. Si la superficie está compuesta por una malla triangular, se generan unidades en forma de cuña. Si la superficie está formada por triángulos y cuadriláteros, entonces el sólido está relleno tanto por cuñas como por hexaedros. 3) Dividir los cuerpos de forma irregular en cuerpos relativamente regulares, especificar el número de secciones para cada línea del cuerpo, y utilizar elementos de forma hexagonal para la subdivisión de la malla. 15. ¿Principio de linearización equivalente de esfuerzos? El método de procesamiento lineal proviene de la teoría de placas y conchas. En la teoría de placas y conchas, las tensiones en la membrana y las tensiones de flexión son ambas tensiones normales paralelas a la cara media; estas se distribuyen de manera uniforme a lo largo del espesor y de forma lineal, respectivamente. Por su parte, la tensión de cizallamiento transversal se distribuye de forma parabólica a lo largo del espesor; no se trata ni de una tensión en la película ni de una tensión de flexión. El llamado procesamiento de linearización equivalente consiste en descomponer la curva de distribución de las tensiones, según el principio de equivalencia estática, en 3 partes. Una de estas partes corresponde a una tensión superficial que es equivalente a la fuerza resultante y que se distribuye de manera uniforme a lo largo del espesor de la sección transversal (o a lo largo de la línea de clasificación de tensiones, SCL) ； La segunda parte es equivalente al momento flector resultante, y representa la tensión de flexión distribuida de forma lineal a lo largo del espesor de la sección (o SCL) ； La tercera parte corresponde a la tensión máxima en una distribución no lineal a lo largo del espesor de la sección transversal (o SCL), donde tanto la fuerza resultante como el momento resultante son iguales a cero.