壓力容器應(yīng)力分類分析設(shè)計(jì)方法改進(jìn)研究.pdf

1、壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計(jì)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(jìn)的設(shè)計(jì)思想，可以進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析，解決了許多常規(guī)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范中加入了應(yīng)力分類法，我國亦于1995年頒布了第一部壓力容器分析設(shè)計(jì)規(guī)范—JB4732。經(jīng)過幾十年的發(fā)展與完善，分析設(shè)計(jì)法已成為當(dāng)今主流的壓力容器設(shè)計(jì)方法。應(yīng)力分類法是分析設(shè)計(jì)方法中的應(yīng)用最為廣泛，最為廣大工程設(shè)計(jì)人員熟悉的一種壓

2、力容器設(shè)計(jì)方法，自WC Kroen提出應(yīng)力線性化方法解決解決有限元計(jì)算的應(yīng)力場與應(yīng)力分類不兼容的問題后，應(yīng)力分類法的應(yīng)用更加廣泛。然而，隨著當(dāng)今承壓設(shè)備的復(fù)雜化和大型化發(fā)展，應(yīng)力分類法在工程應(yīng)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(yīng)力分類法中存在的具體問題:(1)應(yīng)力線性化理論中的某些應(yīng)力分量的線性化違反了表面力邊界條件和(2)應(yīng)力分類法在某些應(yīng)力評估區(qū)域會產(chǎn)生應(yīng)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(jīng)過算例驗(yàn)證的出如下結(jié)論:針對問題(1)，修改當(dāng)前線性化理論，在計(jì)算薄膜加彎曲應(yīng)力當(dāng)量應(yīng)力時(shí)，只線性化經(jīng)向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力，其余應(yīng)力分量采用真實(shí)應(yīng)力，新的線性化方法可以有效避免某些應(yīng)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(dāng)?shù)鼐€性化某些應(yīng)力分量導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果失真的現(xiàn)象;針對問題(2)，本文引入固體力學(xué)中的下限極限載荷理論，提出一種無需進(jìn)行應(yīng)力分類的基于彈性分析和下限極限載荷理論的分析設(shè)計(jì)方法，簡稱彈性下限法，

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