PPT《第四章压力容器设计 CHAPTER ⅣDesig》

第四章压力容器设计 CHAPTER ⅣDesign of Pressure Vessels 4.

4 分析设计 4.1 概述 4.2 设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 4.6 压力容器设计技术进展 4.4.3 应力强度计算 4.4.4 应力强度限制 4.4.5 分析设计的应用 4.4.2 压力容器的应力分类 4.4.1 概述 过程设备设计 4.4 分析设计 压力容器设计规则设计 分析设计 GB150《钢制压力容器》 JB4732《钢制压力容器―分析设计标准》 过程设备设计 4.4.1 概述 例如:成本 ↑, ,甚至掩盖问题实质(裂纹).

一、常规设计局限性: 未对容器整体的各处应力作确切的数值计算,且所采用的应力 限制条件并未区分应力性质,而是采用统一强度限制条件. 2.只考虑一次施加的静载,没有考虑疲劳寿命问题和热应力, 因而不能确切反映不同性质的应力对容器失效所引起的 不同影响. 3.无法校核容器的疲劳寿命. 4.仅靠采用 或 办法控制材料在弹性范围内是不合理的, 也是不现实的,有时甚至起到相反作用. 5.规定了具体的容器结构形式,无法应用于规范中未包含的其它 容器结构和载荷形式,不利于新型设备的开发和使用. ∴ 提出新的设计观点―应力分析设计方法

二、分析设计的基本思想 1.详细分析并计算各种应力,然后进行应力分类,且对不同类型 应力按不同的设计准则来限制,合理地采用了区别对待的方法. 2.采用了疲劳分析,重视了在压力、温度波动的条件下,容器 因受循环载荷而可能遭受的破坏. ∴ 是先进合理的方法. 缺点:计算工作量大,对材料性能、焊缝检验和容器操作运行 更加严格的要求. 过程设备设计 过程设备设计

三、容器的载荷与应力对失效的影响 弹~塑性失效(材料部分失效) 局部,非均 变形协调 相互约束 3. 总体不连续效应 外加机械载荷 2.机械(除p) 总体,均布 1.压力载荷p 对失效影响 σ范围,σ沿δ分布 求解方法 σ产生原因 载荷 过程设备设计 主要―疲劳失效 极小局部,非线(衰减快) 应力集中 5. 局部结构 不连续效应 弹~塑性失效(材料部分失效) 变形协调 自身约束 对失效影响 σ范围,σ沿δ分布 求解方法 σ产生原因 载荷 过程设备设计

四、应力分析法主要特点: 1.目的: 提高容器安全可靠性 省材 2. 基础出发点: 区分应力不同性质,采用不同的强度条件 加以限制. 3. 强度判据: 采用最大剪应力理论(第三强度理论)作为判据 4. 采用较高的许用应力:提高有效载荷 5. 给出防止疲劳失效的设计方法及相应的设计曲线.

五、应力分析法基础: 弹性与塑性应力分析 2. 应力分类 3. 对材料、制造、检验更严格的要求. 4. 严格质量控制. 过程设备设计 4.4.2 容器的应力分类 分类原则: 根据 应力产生的原因 应力分布 对失效影响 分为 一次应力P 二次应力Q 峰值应力F ㈠、一次应力P 定义: 由外载(压力和其它机械载荷)在容器中产生的应力 (正应力或剪应力) 特点:1)满足外载~内力平衡2)非自限:载荷 包括: 一次总体薄膜应力Pm 一次局部薄膜应力PL 一次弯曲应力Pb 过程设备设计 弯曲应力(Pb) 特点:沿δ呈线性分 布/总体范围/ 内外表面屈服 后,若载荷升高, 应力沿厚度分布 重新调整, ∴危害小;

限制宽例:平封头中心部位 由pi引起的应力 一次应力 薄膜应力(P) 总体(Pm) 局部(PL) 特点: 存在于总体范围内 沿δ均布 / 危害最大 限制条件严例: 薄壁 厚壁 特点: 存在于局部范围 沿δ均布 危害较小 限制条件宽例:pi→在不连续区产生 的薄膜应力;