压力容器解析策画知几多

魏晓

山东大方化工手艺

当前压力容器策画所采纳的法则有两大类，一种是向例策画，一种是解析策画。向例策画正常因而材料力学及板壳薄膜理论的简化盘算公式为原形，再加之一些阅历系数，未对容重视要地区的现实应力举行严峻而详细的盘算。而解析策画舍弃了保守的“弹性做废”法则，而是采纳以极限载荷、稳定载荷和劳累寿命为界线的“塑性做废”和“弹塑性做废”法则，准许组织呈现可管制的部分塑性区，准许对峰值应力部份做有限寿命策画。该法则公道地放松了对盘算应力过严束缚，适本地升高了许用应力值，但又严峻保证完组织的平安性。底下是压力容器解析策画中屡次碰到的一些原形题目，在此做出回答，以期跟众人联合进修进取。

1.固膂力学中有几种非线性？塑性力知识题的特色是甚么？

答：固膂力学中的非线性题目紧要有两大类：①若干非线性②材料非线性。

塑性力学的原形倘若和弹性力学与材料力学相同，即倘若材料平均、各向同性，材料是持续介质。除此除外，按照塑性变形的特色，塑性理论又补充了如下几点：①平均正应力不影响服从前提与加载前提，它只引发弹性变形；②体积变动是弹性的；③不思虑光阴成分对材料性质的影响。塑性力学的紧要特色是应力与应变呈非线性关连，应力与应变之间不存在单值对应关连，应力的巨细不单与那时的应力巨细相关，还与应变的史籍相关。

2.形色二次应力的特点，一次应力与二次应力对容器的危险性有何不同？

答：二次应力的原形特点是具备自限性，即部分服从和少质变形就也许使牵制前提或变形持续性请求获得知足，进而变形不再连续增大。唯有不屡次加载，二次应力不会致使组织摧残。

一次应力是均衡外部死板载荷所确定的应力，当载荷补充时，它确定随之成比例补充，一旦均衡不了外载荷，就象征着组织摧残了。关于二次应力，由于将一次应力管制在弹性领域内，弹性变形所引发的不持续性是较量小的，假设二次应力高出服从后，形成终部分塑性变形。一旦这类变形补救了一次应力所引发的弹性变形不持续，变形调解请求得以知足，塑性变形就会主动中止，不再进展。

3.在压力容器策画中，向例策画与解析策画离别采纳甚么强度理论？

答：向例策画采纳第一强度理论，该理论倘若材料的摧残只取决于绝对值最大的正应力。材料不管在甚么繁杂的应力状况下，唯有三个主应力中有一个抵达轴向拉伸或紧缩中摧残应力的数值时，材料就要产生摧残。强度前提便是：σ1≤[σ]拉

解析策画采纳第三强度理论，该理论觉得不论材料在甚么应力状况下，唯有最大剪应力抵达在轴向拉伸中摧残时的数值，材料就产生摧残。

σ当=σ1-σ3

∵τmax=(σ1-σ3)/2≤[τ]=[σ]拉

∴σ当=σ1-σ3≤[σ]拉

4.甚么是“塑性铰”？

答：梁委曲时最大应力产生在最大弯矩截面的高低边沿处。因而，当外载荷连续补充，这时塑性变形变渐渐张大，一贯进展到周全截面都加入塑性，此时，这个截面的曲率即也许大肆增大，曲率变动呈现了不持续，这个截面就好似一个“铰”，称其为“塑性铰”。

5.极限解析中倘若材料是志向刚塑性的，这个倘若的含意是甚么？

答：塑性变形比弹性变形大很多时，也许不思虑弹性变形。这类变形骸模子称为刚塑性变形模子。刚塑性变形模子也许形色志向塑性体最实质的性质。在刚塑性变形模子中，应力未抵达服从极限时，不呈现塑性变形；当应力一旦抵达服从极限，应变将无穷制地补充。尽管刚塑性变形并不能形色实在材料的全数做为，但它能响应塑性变形经过中最实质的实质，且在数学盘算上特别简朴。因而也许做为成立塑性变形盘算法子的原形，用于钻研处于塑性状况的组织题目。

6.厚壁筒体与薄壁筒体在接受内压时应力散布有甚么不同？

答：关于薄壁筒体，应力沿壁厚平均散布，也许觉得径向应力为零，环向应力是轴向应力的两倍。关于厚壁筒体，①轴向应力和周向应力均为拉应力，径向应力为压应力，内壁周向应力有最大值，在外壁出减至最小，表里壁周向应力之差为内压pi；径向应力内壁处为-pi，跟着半径补充，径向应力绝对值渐渐减小，在外壁处减至零。②轴向应力为一常量，沿壁厚平均散布，且为周向应力与径向应力和的一半；③K值越大，应力散布越不平均，阐述材料行使不充足。

7.“稳定性”的涵义？

答：稳定性也许明白为：假设组织在载荷、温度等屡次变动的经过中，不过在首先的轮回经过中呈现确定的塑性变形，而在此后的各次轮回中不再呈现新的塑性变形，也无塑性变形的累积，这时就称组织是稳定的。

8.有限元中，是如何处置散布载荷的，并用圣维南定明白释。

答：将散布载荷等效成节点力施加在节点上。

圣维南旨趣注解：散布于弹性体上一小块面积（或体积）内的载荷所引发的物体中的应力，在离载荷影响区稍远的处所，原形上只同载荷的协力和协力矩相关；载荷的详细散布只影响载荷影响区相近的应力散布，于是也许将散布载荷等效成节点力，唯有他们的协力和协力矩相同就行。

9.线性化路线的抉择法则？

答：所谓等效线性化便是把现实应力弧线用静力等效的措施做线性化处置。详细的经过是：抉择应力校核线，正常选在若干不持续的部位、厚度或曲率变动的部位以及开孔、接纳等部分不持续的处所，理当包含五类应力最大值或许呈现的处所；也应选在衔接所选危险部位两个表面间的最短线。

10.SIII≤1.5KSm的理论根据是甚么？

答：关于一次委曲应力λ=1.5，它是由矩形截面直梁的委曲应力散布及极限解析而得来，由于初服从载荷（弹性极限载荷）与极限载荷之间有个应力重散布的经过，可进一步表现低应力区的承载潜力，于是较对整体薄膜应力请求放松一些，取λ=1.5。而关于PL，在PL影响地区一切死板载荷引发的薄膜应力都纳入PL，在PL领域除外则归属于Pm，因而PL与Pm不会共存。于是不管是Pm+Pb或PL+Pb都用1.5KSm管制，故取SIII≤1.5KSm。

11.应力分类法合用于哪一种材料，是不是合用于灰铸铁？为甚么？

答：合用于有较好塑性的材料，不合用于灰铸铁。应力分类法中，SII以及SIII都思虑了材估中的应力重散布，而灰铸铁属于脆性材料，一旦抵达服从点，很快就产生断裂，原形上没有应力重散布的经过，于是应力分类不适应于灰铸铁。

大方化工

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