应力分类概念在压力容器设计中的应用.pdf

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1、"##$年第!期·!·!"!!!!!!!!"!!压力容器!"!!!!!!!!!!"应力分类概念在压力容器设计中的应用秦叔经%全国化工设备设计技术中心站&上海"###’#(摘要应力分类概念是压力容器设计的基础。在对设计标准没有覆盖的受压元件进行设计计算时，为了保证设计的安全性，也必须使用应力分类的概念。本文在简单介绍了应力分类的概念后，对工程中如何进行应力分类和选择合适的计算方法以方便应力分类作了阐述，对一些有争议的问题说明了作者的观点。最后，通过两个实例，使用应力分类概念来说明有争议的具体工程问题。关键词压力容器分析设计应力分类应用$前言尚有一些不同的观点。本文将通过一些工程

2、计算实例在以下方面说明作者本人的观点，以与同行讨论在压力容器的分析设计中，当将应力分类概念和给以参考：引入压力容器设计过程后，通过较为详细的应力分（$）在工程设计中的应力分类原则；析，并在遵循一定的材料选用原则和制造、检验要求（"）一次局部薄膜应力限制条件的理论基础及在情况下，往往可得到比常规设计更经济、更安全的设工程中的应用；备结构。不仅如此，在一些结构较特殊的容器设计（)）计算方法对应力分类概念应用于工程设计的中，由于在已有的规范和标准中难以找到相对应的作用。计算方法，需要设计人员自行确定设计方法，该设计方法应包括获取结构中应力分布的方法和确定应力"应力分类及其限制条件的

3、理论基础简述限制条件的方法。这时，应力分类概念往往必须在结通过理论分析和工程实践，我们已经知道各种构的强度限制条件中予以应用。否则，即使已成功地不同的载荷在结构中所形成的应力对压力容器的安获得了结构中的应力分布状况，但仍将难以得到一全运行会产生不同的影响。具体来说，压力、设备自个安全和合理的设计。在将应力分类方法应用于压重、风力、地震力和各种可能的其它外加力和弯矩在力容器设计的工程实践时，会遇到一些具体的问结构中一般部位所产生的应力均为一次应力。在这题。例如，在一定的条件下，采用什么样的计算方法些载荷所产生的一次应力中，又分为一次薄膜应力来得到需要的应力分布状况是合适的；在一

4、些结构和一次弯曲应力。当这两种应力使结构的某一断面不连续处如何区分各类应力；或者当难以完全将应发生整体屈服后，整个结构将失去承载能力而破力按类区分时，应采用怎样的应力限制条件；等等。坏。因此，在*+’,)"-.!和/0123444-"中对这两另一方面，由于当前计算技术的发展，对一些规范和种应力的限制条件均为不允许在整个断面上达到材标准中已给出的结构计算方法，可以通过采用更精料的屈服限，即：0!#506；0"#$7!506；确合理的方法予以验证。因为，规范和标准不可能包其中，0为一次总体薄膜应力强度，0为一次!"含所有的设计过程和内容，设计人员必须自行承担薄膜（总体或局部）加一

5、次弯曲应力强度，5为载荷工程中的设计责任。系数（对风载、地震载荷等阶段性发生的载荷取$7"，在将应力分类概念应用于压力容器设计的工程其它载荷取$7#），06为材料的许用应力强度。由于实践中时，一些国内、外的工程人员和有关学者目前材料的许用应力强度由材料的屈服限和极限强度除·!·化工设备与管道第"#卷以相应的安全系数而得，故实际上，以上的限制条件所产生的应力，称为峰值应力。这类应力一般不会使明确表示一次应力值不允许使得整个断面达到屈结构发生明显的塑性变形和塑性破坏，仅当在反复服。加载的情况下，需考虑这类应力可能对结构产生的第二种应力为由于温度载荷以及结构的总体几疲劳破坏。因此，

6、在分析设计标准中规定，仅在需进何不连续或材料不连续所产生的应力，这种应力称行疲劳设计的场合，才需计算峰值应力。为二次应力。这一类应力的特点为，一是局部性，二在我国的分析设计标准$%&’"()*+和,-./!是自限性。这两个特性决定了这类应力一般不会使)(中，都采用的是第三强度理论，即最大剪应力理得在一次加载过程中使结构失效。第一个特性表明，论。因此，上述-、-、-和-都是指根据第三强$#%"这部分应力仅存在于结构不连续处的局部区域。由度理论所得到的当量应力强度。于这类应力主要是因为在结构不连续处要使得变形"工程设计中所应用的计算方法和应力分协调而产生的，故第二个特性说明当这类

7、应力达到类方法屈服限，使局部发生流动而使变形协调后，该局部的应力值也将不再会升高。但研究表明，当这种应力使工程设计中所采用的计算方法与科学研究中局部发生屈服后，如载荷进一步加大，则屈服区域会所采用的计算方法，在要求上有所不同。在科学研逐步扩大。而在卸载时，在周围弹性区域的回弹作用究中，计算方法的科学合理性及所能达到的精确度下，已屈服的区域中会产生压应力。因此，在假定材是必须要首先满足的。否则，便会失去研究成果的料为理想弹塑性材料和弹性分析的基础上，依据安价值。而在工程设计中所采用的计算方法应是确报定性原