6.5压力容器的应力分析设计-II 对各类应力强度的限制

6.5化工容器的应力分析设计-Ⅱ各类应力强度的限制
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(三) 安定性准则
(3)
1=2y 这是安定与不安定的界限。第一次加载
卸载的应力应变回线为OABC，这是不出现反向屈服 的最大回线，以后的加载卸载的应力应变循环均沿一 条最长的BC线变化，不再出现新的塑性变形，表现出 最大的弹性行为，即达到安定状态。与此对应的虚拟 应力1正好为2y，因此1≤2y 即为出现安定的条件。
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(一)应力强度及基本许用应力强度 2．基本许用应力强度Sm
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(一)应力强度及基本许用应力强度 3．应力强度的限制条件
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制 (三) 安定性准则
含二次应力(Q)的组合应力强度若仍采用由极限载荷准则导出的1.5Sm来
限制则显得很保守。这是由于二次应力具有自限性， 只要首先满足对一次应力强度的限制条件(Pm≤Sm及PL+Pb≤1.5Sm)，则二 次应力的高低对结构承载能力并无很显著的影响。 在初始几次加载卸载循环中产生少量塑性变形，在以后的加载卸载循环 中即可呈现弹性行为，即结构呈安定状态。 但若载荷过大，在多次循环加载时可能导致结构失去安定。丧失安定后 的结构并不立即破坏，而是在反复加载卸载中引起塑性交变变形，材料 遭致塑性损伤而引起塑性疲劳。 此时结构在循环应力作用下会产生逐次递增的非弹性变形，称为“棘轮 现象”(Ratcheting)。
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(三) 安定性准则
“安定性”(Shakedown)的含义是，结构在初始阶段少数
几个载荷循环中产生一定的塑性变形外，继续施加循环 载荷作用不再发生新的塑性变形，即不会发生塑性疲劳， 此时结构处于安定状态。
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第二节 化工容器的应力分析设计
四、应力分析设计的程序及应用
(一)应力分析的一般程序
(1)
结构分析 应力分析
详细考虑压力容器结构中有哪些部位需要按分析设计方法进 分析设计方法是按弹性应力分析方法计算各部位的应力，因
行强度分析，这些部位有哪些应力作用，可能产生什么形式的失效。
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(1)y<1<2y，第一次加载时，局部塑性区内的应力应变
按OAB线变化，按虚拟应力1计的应力应变线为OAB’。 卸载时沿BC线下降。由于结构不连续区周围存在弹性约 束，卸载时能使塑性变形回复到O，此时必产生残余压应 力，压应力的大小由OC线段代表。第二次加载卸载循环 将沿BC线变化，这时不再发生新的塑性变形，结构表现 出新的弹性行为，亦即进入安定状态。
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(二) 极限载荷设计准则 2．拉弯组合的矩形截面梁
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(二) 极限载荷设计准则 2．拉弯组合的矩形截面梁
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(三) 安定性准则
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第六章 压力容器设计技术进展
第二节 化工容器的应力分析设计 一、分析设计方法概述
二、容器的应力分类
三、分析设计法对各类应力强度的限制 四、应力分析设计的程序及应用
6.5化工容器的应力分析设计-Ⅱ各 类应力强度的限制
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(一)应力强度及基本许用应力强度 3．应力强度的限制条件
Sa应力强度幅值
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(三) 安定性准则
(2)
1>2y 塑性区内的虚拟弹性应力超过两倍屈服
强度值后，卸载时从B点沿BC线下降，由于约束而产 生反向压缩屈服而达到D点。于是第二次加载卸载循 环则沿DEBCD回线变化。如此多次循环则反复出现拉 伸屈服和压缩屈服，则可能引起塑性疲劳，结构便处 于不安定状态。
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第二节 化工容器的应力分析设计
四、应力分析设计的程序及应用
(一)应力分析的一般程序
(3)
应力分类
各部位在各种载荷作用下的应力分析后可将应力按P (Pm、
PL、Pb)、Q及F进行分类。注意，这里的P、Q、F所代表的是应力分类的类 别符号，不只表示一个量，每类应力各有6个应力分量(其中有的应力分量亦 可以为零)，每一校核点的应力均应为三个法向应力(x、、z )和三个切 应力(x、z、zx)为一组的6个应力分量。而叠加是指同种应力分量的向量 叠加。应力分类是针对每组应力分量的，同种应力进行叠加。按容器的r、
(2)
此需正确确定各分析部位所受的载荷(压力的、机械的与热的)以及边界力学 条件，并明确区别设计条件和实际的操作条件。计算方法可以用解析法，无 法解析时可以用数值方法。国内外的分析设计标准都规定可以采用弹性方法 进行应力分析。当结构中局部区域的应力超出材料的屈服点时，允许采用弹
性虚拟应力概念并可进行叠加。
四、应力分析设计的程序及应用 (二)应力强度的校核程序及限制值
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—Ⅱ各类应力强度的限制
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第二节 化工容器的应力分析设计
四、应力分析设计的程序及应用
(一)应力分析的一般程序
(5)
应力强度校核
进行各个单项及组合应力强度S的校核，
Pm的应力强度SI≤KSm， PL的SII≤1.5KSm，
K为载荷的组合系数，即根据压力、
自重、内物料、配件重、风载、地 震载荷不同组合情况的组合，按 JB4732-2005钢制压力容器-分析设 计标准，所述的方法取K值。
(二) 极限载荷设计准则 1．纯弯曲的矩形截面梁
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(二) 极限载荷设计准则 1．纯弯曲的矩形截面梁
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第二节 化工容器的应力分析设计
、z取向，可将剪应力忽略不计，剩下的三个法向应力即为主应力。
(4)
计算应力强度
பைடு நூலகம்
将应力按各向叠加和分类后的应力分量求得组合后的最
大主应力和最小主应力，按第三强度理论求出各校核部位的最大应力强度， 或称组合应力强度(S)，以待进行强度校核。
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PL+Pb的SIII≤1.5KSm。
PL+Pb+Q的SⅣ≤3Sm， PL+Pb+Q+F的SV≤Sa。
Sm为基本应力强度，Sa为由疲劳设计曲线得到的应力循环下的允许应力幅 (若以全幅应力循环计时，则允许的峰值应力强度应为2Sa)。
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第二节 化工容器的应力分析设计
二、容器的应力分类
三、分析设计法对各类应力强度的限制 四、应力分析设计的程序及应用
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第二节 化工容器的应力分析设计
三、分析设计法对各类应力强度的限制
(一)应力强度及基本许用应力强度 1．应力强度S
Sm基本许用应力强度
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第6章 压力容器设计技术进展
6.2 压力容器的应力分析设计
二、分析设计法对各类应力强度的限制
主讲教师：潘家祯
华东理工大学机械与动力工程学院
第六章 压力容器设计技术进展
第二节 化工容器的应力分析设计 一、分析设计方法概述