奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析.pdf

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1、第7期机械设计与制造2014年7月MachineryDesign&Manufacture55奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析侯浩，赵建平(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要：由于较好的低温}生能。奥氏体不锈钢被广泛应用于LNG低温储罐，而奥氏体不锈钢的应变强化技术能提高材料的屈服强度实现容器的轻量化设计。在工程上，奥氏体不锈钢材料性能数据呈现一定的离散性，在压力容器制造和使用过程中，容器的尺寸和使用条件也是随机变量。利用可靠性设计中的一次二阶矩法和ANSYS软件中的ProbDesign模块，可以得到了应变强化前后容

2、器关键参数的随机分布，从而得到强化前后结构可靠度的变化，为奥氏体不锈钢应变强化容器的设计和制造提供支持。关键词：奥氏体不锈钢；应变强化；随机变量；一次二阶矩法；ANSYS中图分类号：THI6；O213．2；TH49文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)07—0055—03ReliabilityAnalysisofAusteniticStainlessSteeIStorageBasedonStrainHardeningTechnologyHouHao．ZHA0Jian-ping(NanjingUniversityofTechnolo

3、gy，JiangsuNanjing211816，China)Abstract：Duetoitsgoodlowtemperatureproperties，austeniticstainlesssteeliswidelyusedinLNGstorage．Thestrainhardeningofaustenitiestainlesssteeltechnologycanimprovetheyieldstrengthofthematerialtoachievethestoragelightweightdesign．Inengineeringapplicat

4、ions，austeniticstainlesssteelshowedsomediscretepegarmancedataandinthepressurevesselmanufactureandserviceprocess，andthestoragesizeandserviceconditionsisalsorandomvariables．Therefore，itusesreliabilitydesignFOSMmethodbasedontheactualsituationandANSYSProbdesignmoduletogettherando

5、mdistributionofkeyparametersafterstrainhardening，anddiferentparametersbeforeanderthestrainhardeningCanbeobtainedsupportfordesignandmanufactureofausteniticstainlesssteelstoragebasedonstrainhardening．KeyWords：AusteniticStainlessSteel；StrainHardening；RandomVariable；FOSM；ANSYS1引言

6、壁厚等会发生明显的变化，故可靠性设计更符合实际应用。因此以奥氏体不锈钢容器应变强化为例，利用可靠性方法研究各随机奥氏体不锈钢因其良好的塑性、出色的高低温韧性和优异量的变化。的耐腐蚀陛，广泛应用于压力容器和管道等承压设备。由于奥氏体不锈钢的屈强比低，按我国原有压力容器设计标准，其许用应2应变强化容器结构可靠性分析原理力由屈服强度决定，安全裕量过大，不能充分发挥其承载能力，造可靠性设计是建立在概率统计理论的基础上，机械装置或零成材料浪费。提高奥氏体不锈钢的屈服强度是提高其许用应力、部件可靠陛十遵循的失效物理模型是应力一强度干涉模型。实现奥氏体不锈钢深

7、冷容器轻量化设计与制造的关键。在室温下假设应力用S表示，材料的强度或称抗力用r表示。应力和把奥氏体不锈钢拉伸到塑性变形，然后卸载，当再次加载时，材料材料强度服从任意分布，且认为强度低于应力则装置或零部件失的屈服强度将提高而塑性下降。室温应变强化技术就是利用这一效。令f(s)和，：(r)分别表示应力和材料强度的概率密度函数，即：原理，通过提高奥氏体不锈钢屈服强度从而提高许用应力，实现=￡)=尸()=el(一)<0](1)容器的轻量化设计。在可靠性设计中，认为作用在压力容器上的载荷和材料的式中：P、f)一失效概率和不可靠度。强度都不是确定值，而是随机

8、变量，具有明显的离散特征。因此在可靠性设计中，往往将可靠度表达式用干涉随机变量来在设计计算时，必须用分布函数来描述，用概率统计的方法求表