JB4732钢制压力容器分析设计应力分类过程简介备课讲稿
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技术，2002. [4]丁伯民.对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设
计的理解[J].压力容器，2007. [5]陆明万等.压力容器应力分析设计方法的进展和评述
[J].压力容器，2009. [6]叶夏妮等.应力等效线性化处理中的若干问题[J].压力
容器，2011. [7]陈小辉.基于有限元法压力容器分析设计方法的评议.
校核线0-0：
校核线0-0通过筒体最大应力处，方向沿壁厚方向，远 离结构不连续处。
圆筒壳体薄膜应力理论解： Pm＝PR/S ＝146.7MPa 与有限元结果相对误差为2.7%
球壳薄膜应力理论解： Pm＝Pwenku.baidu.com/2S ＝122.1MPa 与有限元结果相对误差为0.2%
路径 0-0
MEMBRANE 150.6 Pm＝SⅡ ≤KSm
PL＋Pb＋Q＝SⅣ
PEAK 33.96 68.72 11.60 43.36
≤3Sm
TOTAL 152.5 167.8 110.4 118.9 PL+Pb +Q+F＝
SⅤ ≤Sa
结论：应力 校核满足要 求，设计合 理。
路径4-4
路径5-5
三、参考文献
[1]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准[S]. [2]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准释义[S]. [3]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
（3）对校核线上的应力分布作等效线性化处理，分解 出薄膜应力，弯曲应力和非线性应力；
（4）对于线性化后的应力根据标准释义中的相关规定 区分一次总体薄膜应力，一次局部薄膜应力，一次弯 曲应力，二次应力和峰值应力，并分别校核；
实例:球形封头裙座应力分析
图1 反应器结构简图
图2 裙座应力计算模型
应力分析结果：
PL＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm
TOTAL 151.0 PL+Pb +Q+F＝SⅤ
≤Sa
JB4732中一般钢材的设计应力强度值Sm为下列各 值中的最低值：
（a）常温下标准抗拉强度下限值的1/2.6； （b）常温下屈服强度ReL(RP0.2)的1/1.5； （a）设计温度下屈服强度RteL(RtP0.2)的1/1.5 ；
一次总体薄膜应力Pm 容器总体范围内存在
一次弯曲应力Pb 沿壁厚成线性分布的应力 一次局部薄膜应力PL
在结构不连续区产生的薄膜应力
(二）二次应力 Q
——相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的 正应力或切应力
基本特征：自限性 ① 总体结构不连续处的弯曲应力 ② 总体热应力
（三）峰值应力 F
——由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠 加到一次加二次应力之上的应力增量
JB4732中提到：符号Pm 、 PL、Pb 、 Q和F不是只表示一个 量，而是表示σx 、 σy 、 σz 、 τxy 、 τyz 、 τzx一组共六个应 力分量。叠加是指每种分量各自分别叠加。
路径1-1应力分类结果：
路径 1-1
MEMBRANE 73.80 PL＝SⅡ
≤1.5KSm
MEM＋BEND 128.7
应力强度计算 :
应力强度: 该点最大主应力与最小主应力之差
五类基本的应力强度: S S S S I , II , III , IV 和 S V
(1) 一次总体薄膜应力强度 SⅠ (2) 一次局部薄膜应力强度 SⅡ (3) 一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应（PL+Pb）
强度 SⅢ (4) 一次加二次应力（ PL+Pb +Q）强度 SⅣ (5) 峰值应力强度 SⅤ（由PL+Pb +Q+F算得）
JB4732钢制压力容器分析设计 应力分类过程简介
一、JB4732应力分类简介：
应力分类的依据: 对容器强度失效所起作用的大小
判断的依据:
(1) 应力的作用区域和分布形式
(2) 应力产生的原因
(3)对失效的影响
主要的应力形式: 一次应力, 二次应力, 峰值应力
（一）一次应力 P
——平衡外加机械载荷所必须的应力 基本特征：非自限性
（JB4732采用第三强度理论）
0-0
1-1
校核线1-1：
校核线1-1通过球壳与筒体连接位置，方向沿壁厚方向。 此处由于结构连续可能会产生较大的应力强度。之后 对校核线的应力分布做等效线性化处理。
路径 1-1
MEMBRANE MEM＋BEND
73.80
128.7
PEAK 22.63
TOTAL 151.0
应力强度限制 :
（1）一次总体薄膜应力强度S1 限制条件：S1≤KSm K----载荷组合系数， K=1.0~1.25
（2）一次局部薄膜应力强度SⅡ 限制条件：SⅡ ≤1.5KSm
（3）一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应力强度SⅢ 限制条件：S Ⅲ ≤1.5KSm
（4）一次加二次应力强度SⅣ 限制条件：S Ⅳ ≤3Sm
MEM＋BEND 157.8
Pm＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm
TOTAL 157.9 PL+Pb +Q+F＝SⅤ
≤Sa
圆角过渡处分析结果：
路径 3-3 4-4 2-2 5-5
MEMBRANE 117.8 116.8 53.60 54.00 PL＝SⅡ
≤1.5KSm
MEM＋BEND 119.9 112.3 101.7 98.93
（5）峰值应力强度SⅤ
限制条件：S Ⅴ ≤Sa Sa----由疲劳设计曲线得到的应力幅
二、应力分类法具体操作
应力分类的原则与实施：
（1）对工程结构进行弹性分析，写出应力分析报告；
（2）根据应力分布规律选择进行强度校核的各截面位 置；压力容器部件关心的应力沿壁厚的分布规律及大 小，所以取通过应力最大值点沿最小壁厚方向的校核 线，如果其他方向上的应力水平更高则应补充校核；
MEMBRANE 可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局 部薄膜应力。BEND可能是一次弯曲应力也可能属于二 次应力。MEM PLUS BEND根据前2者可能是一次薄膜+ 一次弯曲(1.5kSm)，也可能是一次+二次应力(3Sm)。
ANSYS只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性 化应力来区分薄膜应力弯曲应力和峰应力，而不能分 出总体薄膜应力和局部薄膜应力，一次应力还是二次 应力。
计的理解[J].压力容器，2007. [5]陆明万等.压力容器应力分析设计方法的进展和评述
[J].压力容器，2009. [6]叶夏妮等.应力等效线性化处理中的若干问题[J].压力
容器，2011. [7]陈小辉.基于有限元法压力容器分析设计方法的评议.
校核线0-0：
校核线0-0通过筒体最大应力处，方向沿壁厚方向，远 离结构不连续处。
圆筒壳体薄膜应力理论解： Pm＝PR/S ＝146.7MPa 与有限元结果相对误差为2.7%
球壳薄膜应力理论解： Pm＝Pwenku.baidu.com/2S ＝122.1MPa 与有限元结果相对误差为0.2%
路径 0-0
MEMBRANE 150.6 Pm＝SⅡ ≤KSm
PL＋Pb＋Q＝SⅣ
PEAK 33.96 68.72 11.60 43.36
≤3Sm
TOTAL 152.5 167.8 110.4 118.9 PL+Pb +Q+F＝
SⅤ ≤Sa
结论：应力 校核满足要 求，设计合 理。
路径4-4
路径5-5
三、参考文献
[1]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准[S]. [2]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准释义[S]. [3]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
（3）对校核线上的应力分布作等效线性化处理，分解 出薄膜应力，弯曲应力和非线性应力；
（4）对于线性化后的应力根据标准释义中的相关规定 区分一次总体薄膜应力，一次局部薄膜应力，一次弯 曲应力，二次应力和峰值应力，并分别校核；
实例:球形封头裙座应力分析
图1 反应器结构简图
图2 裙座应力计算模型
应力分析结果：
PL＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm
TOTAL 151.0 PL+Pb +Q+F＝SⅤ
≤Sa
JB4732中一般钢材的设计应力强度值Sm为下列各 值中的最低值：
（a）常温下标准抗拉强度下限值的1/2.6； （b）常温下屈服强度ReL(RP0.2)的1/1.5； （a）设计温度下屈服强度RteL(RtP0.2)的1/1.5 ；
一次总体薄膜应力Pm 容器总体范围内存在
一次弯曲应力Pb 沿壁厚成线性分布的应力 一次局部薄膜应力PL
在结构不连续区产生的薄膜应力
(二）二次应力 Q
——相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的 正应力或切应力
基本特征：自限性 ① 总体结构不连续处的弯曲应力 ② 总体热应力
（三）峰值应力 F
——由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠 加到一次加二次应力之上的应力增量
JB4732中提到：符号Pm 、 PL、Pb 、 Q和F不是只表示一个 量，而是表示σx 、 σy 、 σz 、 τxy 、 τyz 、 τzx一组共六个应 力分量。叠加是指每种分量各自分别叠加。
路径1-1应力分类结果：
路径 1-1
MEMBRANE 73.80 PL＝SⅡ
≤1.5KSm
MEM＋BEND 128.7
应力强度计算 :
应力强度: 该点最大主应力与最小主应力之差
五类基本的应力强度: S S S S I , II , III , IV 和 S V
(1) 一次总体薄膜应力强度 SⅠ (2) 一次局部薄膜应力强度 SⅡ (3) 一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应（PL+Pb）
强度 SⅢ (4) 一次加二次应力（ PL+Pb +Q）强度 SⅣ (5) 峰值应力强度 SⅤ（由PL+Pb +Q+F算得）
JB4732钢制压力容器分析设计 应力分类过程简介
一、JB4732应力分类简介：
应力分类的依据: 对容器强度失效所起作用的大小
判断的依据:
(1) 应力的作用区域和分布形式
(2) 应力产生的原因
(3)对失效的影响
主要的应力形式: 一次应力, 二次应力, 峰值应力
（一）一次应力 P
——平衡外加机械载荷所必须的应力 基本特征：非自限性
（JB4732采用第三强度理论）
0-0
1-1
校核线1-1：
校核线1-1通过球壳与筒体连接位置，方向沿壁厚方向。 此处由于结构连续可能会产生较大的应力强度。之后 对校核线的应力分布做等效线性化处理。
路径 1-1
MEMBRANE MEM＋BEND
73.80
128.7
PEAK 22.63
TOTAL 151.0
应力强度限制 :
（1）一次总体薄膜应力强度S1 限制条件：S1≤KSm K----载荷组合系数， K=1.0~1.25
（2）一次局部薄膜应力强度SⅡ 限制条件：SⅡ ≤1.5KSm
（3）一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应力强度SⅢ 限制条件：S Ⅲ ≤1.5KSm
（4）一次加二次应力强度SⅣ 限制条件：S Ⅳ ≤3Sm
MEM＋BEND 157.8
Pm＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm
TOTAL 157.9 PL+Pb +Q+F＝SⅤ
≤Sa
圆角过渡处分析结果：
路径 3-3 4-4 2-2 5-5
MEMBRANE 117.8 116.8 53.60 54.00 PL＝SⅡ
≤1.5KSm
MEM＋BEND 119.9 112.3 101.7 98.93
（5）峰值应力强度SⅤ
限制条件：S Ⅴ ≤Sa Sa----由疲劳设计曲线得到的应力幅
二、应力分类法具体操作
应力分类的原则与实施：
（1）对工程结构进行弹性分析，写出应力分析报告；
（2）根据应力分布规律选择进行强度校核的各截面位 置；压力容器部件关心的应力沿壁厚的分布规律及大 小，所以取通过应力最大值点沿最小壁厚方向的校核 线，如果其他方向上的应力水平更高则应补充校核；
MEMBRANE 可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局 部薄膜应力。BEND可能是一次弯曲应力也可能属于二 次应力。MEM PLUS BEND根据前2者可能是一次薄膜+ 一次弯曲(1.5kSm)，也可能是一次+二次应力(3Sm)。
ANSYS只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性 化应力来区分薄膜应力弯曲应力和峰应力，而不能分 出总体薄膜应力和局部薄膜应力，一次应力还是二次 应力。