压力容器应力分析设计方法的进展和评述.pdf

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1、压力容器应力分析设计方法的进展和评述陆明万，寿比南，杨国义(1．清华大学工程力学系，北京100084；2．中国特种设备检测研究院，北京100013)摘要：以ASMEⅧ一22007版为主线介绍应力分类法的最新进展，并结合我国JB4732标准和欧盟标准EN134452002来进行讨论和评述。同时也对近年来压力容器分析设计方法的进展作了总体性的简介。关键词：应力分类法；分析设计；ASME规范；筒体开孔补强；压力容器中图分类号：TH49；TQ050．1文献标识码：B文章编号：1001—4837(2009)10—0034—07doi：10．3969／i．issn．1001—483

2、7．2009．10．008AdvancesandReviewofDesignbyStressAnalysisforPressureVesselsLUMing—wan，SHOUBi—nan，YANGGuo—yi(1．DepartmentofEngineeringMechanics，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．ChinaSpeeiMEquipmentInspection&ResearchInstitute，Beijing100013，China)Abstract：Recentadvancesofthestressclas

3、sificationmethodareintroducedinthispaper．TheASMEⅧ一22007VersioniStakenasthemain—lineoftheintroduction．DiseussionandreviewaredevelopedcombinedwiththeChineseStandardJB4732andtheEuropeanStandardEN134452002．Ageneralin．troductionofrecentadvancesofpressurevesseldesignbyanalysisisalsogiven．Keywo

4、rds：stressclassificationmethod；designbyanalysis；ASMEcode；reinforcementofopeningsincyl—inder；pressurevesselsASME老版)总体上的四大特点：1前言(1)把许用应力中材料强度极限的安全系数由3．0降至2．4；近年来压力容器分析设计方法取得了重大进(2)把规则设计与分析设计并列，形成既相互展，颁布了以美国ASMEⅧ一22007版¨和欧盟标独立又相互补充的两部分；准EN13445—32002版为代表的新～代的压力(3)以失效模式为基础来编制分析设计规则，容器设计规范。我国

5、已经发表了一批介绍和评述这提出相应的评定要求和实施方法；两个新规范中设计方法的文章。文中将以(4)把数值分析方法全面引入分析设计规范，ASME规范为主线，结合我国JB4732和欧盟标准除弹性应力分析外还扩充了弹塑性分析。来展开讨论。因篇幅所限，文中将只限于对分析设计中的应文献[7]中介绍了ASMEⅧ一22007版(下面力分类法进行更深入的讨论。简称ASME新版，以前的ASMEⅧ一2规范简称·34·第26卷第10期压力容器总第203期的前提条件。2分析设计方法3应力分类法在ASME老版中分析设计方法的全称是“以应力分析方法为基础的设计”，简称“应力分析设计”，3．1应力分

6、类法是当今分析设计的主流方法再简称为“分析设计”。它的特点是：应力分类法有如下优点：(1)要求对压力容器及其部件进行详细的弹性(1)简单。采用工程设计人员非常熟悉的弹性应力分析。可以采用理论分析、数值计算或试验测应力分析方法。应力评定时直接给出各类等效应力定来进行弹性应力分析。的许用值，因而应力分类后的强度校核与常规设计(2)强度校核时采用塑性失效准则。包括用极类似。限载荷控制一次应力，以防止整体塑性垮塌失效；用(2)通用。采用有限元软件可以对任何结构形安定载荷控制一次加二次应力以及用疲劳寿命控制状和载荷工况进行弹性应力分析。最大总应力，以防止循环失效等。(3)保守。各

7、类应力的许用极限“已经设定在(3)根据塑性失效准则对弹性应力进行分类。保守的水平上”(见文献[1]，5．2．1．4款)，因此总(4)根据等安全裕度原则确定危险性不同的各体上是一种偏保守的设计方法。类应力的许用极限值。(4)成熟。自1965年在ASME第Ⅲ卷正式颁综合起来可以说，“应力分析设计”是一种以弹发以来已经应用了44年，已被世界各国普遍采用，性应力分析和塑性失效准则为基础的应力分类设计并公认为先进的压力容器设计方法。方法。近年来被简称为“应力分类法”。早期(老版正是因为这些优点，应力分类法仍然是当今压中)的“分析设计”只包含这一种方