壓力容器應力分類分析設計方法改進研究.pdf

1、壓力容器應力分析設計方法于1965年率先被美國壓力容器規(guī)范ASMEⅧ-2采用，因其先進的設計思想，可以進行詳細的應力分析，解決了許多常規(guī)設計無法解決的問題，所以隨后各國壓力容器規(guī)范紛紛效仿美國，均在本國的設計規(guī)范中加入了應力分類法，我國亦于1995年頒布了第一部壓力容器分析設計規(guī)范—JB4732。經過幾十年的發(fā)展與完善，分析設計法已成為當今主流的壓力容器設計方法。應力分類法是分析設計方法中的應用最為廣泛，最為廣大工程設計人員熟悉的一種壓

2、力容器設計方法，自WC Kroen提出應力線性化方法解決解決有限元計算的應力場與應力分類不兼容的問題后，應力分類法的應用更加廣泛。然而，隨著當今承壓設備的復雜化和大型化發(fā)展，應力分類法在工程應用過程中暴露出一系列問題，并至今未得到很好地解決。
　　本文針對應力分類法中存在的具體問題:(1)應力線性化理論中的某些應力分量的線性化違反了表面力邊界條件和(2)應力分類法在某些應力評估區(qū)域會產生應力分類困難問題，分別作了理論研究，并給出了

3、具體的解決方案，經過算例驗證的出如下結論:針對問題(1)，修改當前線性化理論，在計算薄膜加彎曲應力當量應力時，只線性化經向應力和環(huán)向應力，其余應力分量采用真實應力，新的線性化方法可以有效避免某些應力分量的線性化違反表面力邊界條件問題，而且還可以避免不恰當地線性化某些應力分量導致計算結果失真的現象;針對問題(2)，本文引入固體力學中的下限極限載荷理論，提出一種無需進行應力分類的基于彈性分析和下限極限載荷理論的分析設計方法，簡稱彈性下限法，

4、彈性下限法有效解決了某些應力評估區(qū)域，如總體結構不連續(xù)區(qū)域的應力分類困難問題，以直接法設計結果為參照，彈性下限法相比于當前應力分類法往往給出更為合理的設計結果。
　　另外，本文從可靠性的角度，針對當前幾種壓力容器設計方法，進行了系統(tǒng)的可靠性研究。對每一種設計方法的設計參數考慮同樣的變量形式，考察每種方法的設計結果的穩(wěn)定性和可靠性，研究發(fā)現:同樣的變量環(huán)境下，每種方法的設計結果穩(wěn)定性和可靠性各不相同，這為各種設計方法的評判和工程選用