压力容器安全性评价技术进展
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烈 的 突然性 ， 造 成 灾难 性 的事 故 。 因此 压力 容 常 器的安 全性 是人 们一直 普遍 关注 的 问题 。工程上
与实 际相差 甚 远 。如 对 于 轴 压柱 壳 和 外 压球 壳 ， 通常其 屈 曲荷 载 的实 验 测 试 值 是 理 论 预 测 值 的 １５～１２， 数据 相 当分 散 。围绕 该 问题 的 研究 ， ／ ／ 且
对压力 容器结 构 的强 度 、 寿命 和安 全 可 靠性 的判 断有两 种判据 和方 法 ， 是建 造标 准或 质量标 准 ， 一 用 于控 制产 品质量 和安 全 性 ； 一是 以 “ 乎 使 用 ” 合 （ ｉ ｅｓｆ ｅｖｃ ） Ｆｔ ｓ ｏ Ｓ ｒｉ 为原则 的标 准 ， 一标 准兼顾 ｎ ｒ ｅ 这 容 器 的可靠性 和 经济性 。建 造标 准适用 于结 构安 装 运行 前 的质量控 制 ， 构安 装运 行后 ， 结 制造 工艺 或 运行 损伤造 成 的 缺 陷会 暴 露 出来 ， 如依 据 质 量 控 制标 准判 断 ， 导致 巨大 损失 ， 时 应 采 用 “ 会 这 适
究 了无 限 接 近 临 界 点 附 近 的 后 屈 曲 初 始 阶 段 的性
方 法 的研 究 ， 出了一些 工程评 定 方法 或规 范 ， 提 为
压力 容 器 的安全 运行 提 供 了保 障 。笔 者 回顾 、 总 结 了压 力容 器安 全 性 评 价 技 术 的发 展 和 研 究 现
质 ， 出 了非 完 善结 构 稳 定 性 的一 般 准 则 和 缺 陷 提 敏 感度 的概 念 ， 出 了初 始 缺 损灵 敏 度 与 临 界点 指 自身不 稳定 性之 间 的联 系 ， 立 了后 来 被 广 泛传 建 播 的初 始后 屈 曲理论 。１ ６ ９ ４年 ，ｔ ｎ考虑 了薄壳 Ｓｅ ｉ
域 中的常用 设备 ， 时也 是 一 种极 易 发 生 重 大事 同
故 的特 殊 设 备 。考 虑 到 其 结 构 需 要 具 有 受 力 合
理 、 济适 用及造 型美 观等优 点 ， 经 广泛采 用 薄壁壳
体 。在 各种荷 载作 用下 薄壳 结构 的主要 破坏 形式
（ 论是 通 常情况 下 的屈 曲 ， 无 还是 断 裂 ） 呈 现强 都
状 ， 绍 当今 权 威 性 、 表 性 的 压 力 容 器安 全 性 评 价 规 范 和 标 准 ， 析 现 代 压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 存 介 代 分
在 的 问题 ， 出 未 来 压 力容 器安 全 性 评 价 研 究 的 方 向 。 给
关 键 词 压 力 容 器 损 伤 裂 纹 缺 陷 屈 曲 断 裂 安 全 性 评 价 中图 分 类 号 Ｔ ０１３ Ｑ ５ ． 文献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ － ９ （ ０ ２ ０ －１ ５ ３ ２ ４６ ４ ２ １ ） ２０ ３ ４５ ０
了非线 性前 屈 曲一 致理 论 。 大量 研 究 表 明 ， 薄壳 的边界 条件 、 初挠 曲变形 、 何缺 陷 和荷 载 偏心均 几
淡
勇， ， ６ 男 １ １年 ７月 生 ， 授 。 陕 西 省 西 安市 ，１０ ９ ９ 教 ７０６ 。
１６ Hale Waihona Puke Baidu
化
工 机
械
２１ ０ ２矩
是 导致 薄壳 临界力 降低 的主要 因素 。虽 然现代 非
第３ ９卷
第 ２期
化
工 机 械
１５ ３
压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 进 展
淡 勇 高启 荣
（ ． 北 大学 化 工 学 院 ； ． 安 市特 种 设 备 检 测 检 验 院 ） １西 ２西
摘
要 回顾 薄 壳结 构 安 全 性 评 价 技 术 理 论 研 究的 发 展 ， 结 压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 理 论 研 究 的 现 总
用 性 ” 准判 断 。 标
世 界 各 国 相 继 开 展 压 力 容 器 结 构 完 整 性 评 定
促 使 了现代 薄壁 壳体结 构非 线性 稳定 理论 的萌生
和发展 。１３ ９ ４年 ， ｏ ｎ ｌ首 次 指 出 ， 用非 线 Ｄ ｎ ｅｌ 应
性大挠 度理 论计 算后 屈 曲状 态才 能确 定薄 壳 的临 界荷 载 。１３ ９ ９年 ， ｏ ａｍ ｎ和 钱学森 首先 在 薄 Ｖ ｎＫ ｒ ａ 壳屈 曲 问题 中 ， 出了一个 重要 的结论 ， 提 即薄壳 的 屈 曲现 象是 一个 非 线 性 现象 ， 开辟 了后 屈 曲性 态 的研 究 ， Ｄ ｎ ｅ 的 非 线 性 大 挠 度 方 程 第 一 次 用 ｏ ｎｌ ｌ 得 到 了轴压 柱壳 的后 屈 曲状 态 曲线 ， 提 出 了非 并 线 性大 挠 度 稳定 性 理 论 。１４ ９ ５年 ， ｏ ｅ 集 中研 Ｋ ｉｒ ｔ
压力容 器不 仅 是 炼 油 、 工及 能 源 等 工业 领 化
１ 薄 壳稳定 性研 究现状 在荷 载作用 下 薄壳结 构 的破坏 形式之 一是 丧 失稳定 性 。薄壁 壳体 结构 稳定性 分 析理论 一直 随 着薄壳 结构 的 日益广 泛应 用而 不断得 到发 展 。在
２ ０世纪初 ， 性 稳 定 分 析 理 论 开 始 形 成 ， 理 论 线 但
线 性 薄壳稳 定性理 论较 线性稳 定理 论有 了很大 的
面， 虽有一 些论 文发表 ， 但总体 看来理 论还 很不成
熟 。其 中较 为 系 统 的研 究 属 柳 春 图 和 将 持 平
提 出的分 析板壳 裂 纹 尖 端应 力 场 的方 法 ， 展 了 发
非线性 前屈 曲性 能 及 其 对 临 界压 力 的 影 响 ， 出 提
状 ， 绍 了当今具 有权威 性 、 介 代表性 的压 力容 器安
全 性评 价规范 和 标 准 ， 析 了现 代 压 力 容器 安 全 分
性评 价 技术存 在 的 问题 ， 给 出 了未 来 压 力容 器 并
安 全性评 价研 究 的方 向。
与实 际相差 甚 远 。如 对 于 轴 压柱 壳 和 外 压球 壳 ， 通常其 屈 曲荷 载 的实 验 测 试 值 是 理 论 预 测 值 的 １５～１２， 数据 相 当分 散 。围绕 该 问题 的 研究 ， ／ ／ 且
对压力 容器结 构 的强 度 、 寿命 和安 全 可 靠性 的判 断有两 种判据 和方 法 ， 是建 造标 准或 质量标 准 ， 一 用 于控 制产 品质量 和安 全 性 ； 一是 以 “ 乎 使 用 ” 合 （ ｉ ｅｓｆ ｅｖｃ ） Ｆｔ ｓ ｏ Ｓ ｒｉ 为原则 的标 准 ， 一标 准兼顾 ｎ ｒ ｅ 这 容 器 的可靠性 和 经济性 。建 造标 准适用 于结 构安 装 运行 前 的质量控 制 ， 构安 装运 行后 ， 结 制造 工艺 或 运行 损伤造 成 的 缺 陷会 暴 露 出来 ， 如依 据 质 量 控 制标 准判 断 ， 导致 巨大 损失 ， 时 应 采 用 “ 会 这 适
究 了无 限 接 近 临 界 点 附 近 的 后 屈 曲 初 始 阶 段 的性
方 法 的研 究 ， 出了一些 工程评 定 方法 或规 范 ， 提 为
压力 容 器 的安全 运行 提 供 了保 障 。笔 者 回顾 、 总 结 了压 力容 器安 全 性 评 价 技 术 的发 展 和 研 究 现
质 ， 出 了非 完 善结 构 稳 定 性 的一 般 准 则 和 缺 陷 提 敏 感度 的概 念 ， 出 了初 始 缺 损灵 敏 度 与 临 界点 指 自身不 稳定 性之 间 的联 系 ， 立 了后 来 被 广 泛传 建 播 的初 始后 屈 曲理论 。１ ６ ９ ４年 ，ｔ ｎ考虑 了薄壳 Ｓｅ ｉ
域 中的常用 设备 ， 时也 是 一 种极 易 发 生 重 大事 同
故 的特 殊 设 备 。考 虑 到 其 结 构 需 要 具 有 受 力 合
理 、 济适 用及造 型美 观等优 点 ， 经 广泛采 用 薄壁壳
体 。在 各种荷 载作 用下 薄壳 结构 的主要 破坏 形式
（ 论是 通 常情况 下 的屈 曲 ， 无 还是 断 裂 ） 呈 现强 都
状 ， 绍 当今 权 威 性 、 表 性 的 压 力 容 器安 全 性 评 价 规 范 和 标 准 ， 析 现 代 压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 存 介 代 分
在 的 问题 ， 出 未 来 压 力容 器安 全 性 评 价 研 究 的 方 向 。 给
关 键 词 压 力 容 器 损 伤 裂 纹 缺 陷 屈 曲 断 裂 安 全 性 评 价 中图 分 类 号 Ｔ ０１３ Ｑ ５ ． 文献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ － ９ （ ０ ２ ０ －１ ５ ３ ２ ４６ ４ ２ １ ） ２０ ３ ４５ ０
了非线 性前 屈 曲一 致理 论 。 大量 研 究 表 明 ， 薄壳 的边界 条件 、 初挠 曲变形 、 何缺 陷 和荷 载 偏心均 几
淡
勇， ， ６ 男 １ １年 ７月 生 ， 授 。 陕 西 省 西 安市 ，１０ ９ ９ 教 ７０６ 。
１６ Hale Waihona Puke Baidu
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２１ ０ ２矩
是 导致 薄壳 临界力 降低 的主要 因素 。虽 然现代 非
第３ ９卷
第 ２期
化
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１５ ３
压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 进 展
淡 勇 高启 荣
（ ． 北 大学 化 工 学 院 ； ． 安 市特 种 设 备 检 测 检 验 院 ） １西 ２西
摘
要 回顾 薄 壳结 构 安 全 性 评 价 技 术 理 论 研 究的 发 展 ， 结 压 力 容 器 安 全 性 评 价 技 术 理 论 研 究 的 现 总
用 性 ” 准判 断 。 标
世 界 各 国 相 继 开 展 压 力 容 器 结 构 完 整 性 评 定
促 使 了现代 薄壁 壳体结 构非 线性 稳定 理论 的萌生
和发展 。１３ ９ ４年 ， ｏ ｎ ｌ首 次 指 出 ， 用非 线 Ｄ ｎ ｅｌ 应
性大挠 度理 论计 算后 屈 曲状 态才 能确 定薄 壳 的临 界荷 载 。１３ ９ ９年 ， ｏ ａｍ ｎ和 钱学森 首先 在 薄 Ｖ ｎＫ ｒ ａ 壳屈 曲 问题 中 ， 出了一个 重要 的结论 ， 提 即薄壳 的 屈 曲现 象是 一个 非 线 性 现象 ， 开辟 了后 屈 曲性 态 的研 究 ， Ｄ ｎ ｅ 的 非 线 性 大 挠 度 方 程 第 一 次 用 ｏ ｎｌ ｌ 得 到 了轴压 柱壳 的后 屈 曲状 态 曲线 ， 提 出 了非 并 线 性大 挠 度 稳定 性 理 论 。１４ ９ ５年 ， ｏ ｅ 集 中研 Ｋ ｉｒ ｔ
压力容 器不 仅 是 炼 油 、 工及 能 源 等 工业 领 化
１ 薄 壳稳定 性研 究现状 在荷 载作用 下 薄壳结 构 的破坏 形式之 一是 丧 失稳定 性 。薄壁 壳体 结构 稳定性 分 析理论 一直 随 着薄壳 结构 的 日益广 泛应 用而 不断得 到发 展 。在
２ ０世纪初 ， 性 稳 定 分 析 理 论 开 始 形 成 ， 理 论 线 但
线 性 薄壳稳 定性理 论较 线性稳 定理 论有 了很大 的
面， 虽有一 些论 文发表 ， 但总体 看来理 论还 很不成
熟 。其 中较 为 系 统 的研 究 属 柳 春 图 和 将 持 平
提 出的分 析板壳 裂 纹 尖 端应 力 场 的方 法 ， 展 了 发
非线性 前屈 曲性 能 及 其 对 临 界压 力 的 影 响 ， 出 提
状 ， 绍 了当今具 有权威 性 、 介 代表性 的压 力容 器安
全 性评 价规范 和 标 准 ， 析 了现 代 压 力 容器 安 全 分
性评 价 技术存 在 的 问题 ， 给 出 了未 来 压 力容 器 并
安 全性评 价研 究 的方 向。