【正文】 失效判據(jù)一般不能直接用于壓力容器的設計計算。將容器總體部位進入整體屈服時的狀態(tài)或局部區(qū)域沿整個壁厚進入全屈服狀態(tài)稱為塑性失效狀態(tài)，若材料符合理想塑性假設，載荷不需繼續(xù)增加，變形會無限制發(fā)展下去，稱此載荷為極限載荷。安定性一結構除在初始階段少數(shù)幾個載荷循環(huán)中產(chǎn)生一定的塑性變形外，在繼續(xù)施加的循環(huán)外載荷作用下不再發(fā)生新的塑性變形，或者說不出現(xiàn)塑性疲勞或棘輪現(xiàn)象?！　?）應用：　　GB 150、JB 4732外壓容器設計。各種不同的腐蝕失效形態(tài)所對應的設計準則是多種多樣的，有些還沒有相應的設計準則。壓力容器分析設計JB4732中采用此理論　　安全閥的 開啟壓力Pz：安全閥閥瓣開始離開閥座，介質(zhì)呈連續(xù)排出狀態(tài)時，在安全閥進口測得的壓力。　　我國：美國的安全系數(shù)，歐洲的檢驗要求　　針對存在問題，研究調(diào)整方案：　　室溫下的抗拉強度Rm：nb≥（分析設計nb≥）　　設計溫度下的屈服強度（）nbs≥1－5（允許釆用）納入《新容規(guī)》　　安全系數(shù)（我國調(diào)整基于強度的安全系數(shù)研究及方案確定）　　　　5）焊接接頭系數(shù)　　　　適用范圍——設計溫度：蠕變溫度　　以低于鋼材蠕變極限（經(jīng)10萬小時蠕變率為1%的蠕變極限）控制其應力強度許用極限的相應溫度。　　載荷軸對稱（內(nèi)外壓作用），根據(jù)作用于回轉(zhuǎn)殼微元體的力的平衡關系，得到基于薄殼理論的微體平衡方程、區(qū)域平衡方程?！?0176?！　A平蓋的最大應力σmax以1倍的許用應力進行限制，并考慮平板可能拼接而計及焊接接頭系數(shù)，則得到標準中的平蓋厚度計算公式：　　　　 開孔與開孔補強　　　　1）開孔補強原因（目的）：　　設計壓力大于4Mpa；設計溫度大于350；疲勞容器；承裝極度高度危害的容器；補強圈結構不能滿足。標準容器法蘭的公稱壓力是以板材16MnR在常溫下的強度為依 據(jù)而制定；　　　　 應力分類　　按不同類別的應力可能引起的失效模式建立起彈性失效、塑性失效、彈塑性失效及疲勞失效的設計與校核方法，并給出不同的應力限制條件?？傮w結構不連續(xù)應力，由于相鄰部位存在相互約束，可能使部分材料屈服進入彈塑性狀態(tài)，可造成彈塑性失效?！　?）法向應力（Normal stress）：垂直于所考慮截面的應力分量，也稱正應力。由于結構不連續(xù)區(qū)周圍存在彈性約束，使塑性變形回復到，此時產(chǎn)生殘余壓應力（大小由0C線段代表）?？捎赏廨d荷與內(nèi)力的平衡關系求得。根據(jù)作用范圍大小，分總體熱應力和局部熱應力。一次彎曲應力矸Pb。發(fā)生在結構的不連續(xù)處，可以由機械載荷或熱膨脹差引起的。）≤λKSm　　　　 分析設計的直接法　　即“塑性分析法”，對結構直接進行塑性分析或極限分析，求出塑性狀態(tài)下的應力分布或極限載荷。）：　　應力強度＝Max{ |σ1－σ2丨、|σ3－σ1丨、|σ2－σ3丨}　　5）按JB 4732表5－1進行校核：　　應力強度（SⅠ、SⅡ考慮不連續(xù)但不 包括應力集中?！　∫馃釕Φ摹拜d荷”是溫差，溫差表明該類載荷的強弱，故稱為熱載荷，以區(qū)別于機械載荷?！　?）應力產(chǎn)生的原因　　◆機械載荷直接產(chǎn)生　　◆在變形協(xié)調(diào)過程中產(chǎn)生的　　◆熱載荷引發(fā)的　　例：機械載荷引起的應力：無自限性；　　溫差載荷：有自限性，不一定導致容器失效　　　?、儆蓹C械載荷引起的應力　　假定材料始終符合虎克定律（線彈性）；利用彈性力學求解，超過屈服極限時，應力又稱“虛擬應力”?！　?）彎曲應力（Bending stress）：是法向應力沿截面厚度上的變化分量。外壓引起總體剛性失穩(wěn)，即形狀失穩(wěn)?！　　　Σ荒芤猿Ｒ?guī)方法進行強度校核的，可以采用應力分析或者實驗應力測試等方法校核?！　?）?！　雌缴w進行設計）　?。蠖藝榷魏穸龋骸　∑渲蠯＝f外壓碟形封頭的設計計算　　只需考慮碟形封頭的球冠部分，作為一當量半球形封頭進行計算，該半球形封頭的半徑為碟形封頭球冠部分的半徑。　　　　　　適用范圍：p/[σ]NB/T 47011《鋯制壓力容器》?！　﹀F殼過渡段、開孔補強以及平封頭等復雜結構需要進行修證?！　∶x厚度：設計厚度加上鋼材負偏差后向上圓整至鋼材標準規(guī)格的厚度。　　試驗壓力PT：進行耐壓試驗或泄漏試驗時，容器頂部的壓力?！　　　　　?）壓力容器的疲勞屬于高應變（即在屈服點以上的）低周次（循 環(huán)次數(shù)小于105次）的疲勞失效，亦稱“低周疲勞”。　　　　　　 彈塑性失效設計準則　　1）如果容器的某一局部區(qū)域，一部分材料發(fā)生了屈服，而其他大部分區(qū)域仍為彈性狀態(tài)，而彈性部分又能約束著塑性區(qū)的塑性流動變形，結構處于這種彈塑性狀態(tài)可以認為并不一定意味著失效?！　?）規(guī)定屈服極限是容器失效的應力，考慮安全系數(shù)后，容器實際應力處在彈性范圍內(nèi)。系統(tǒng)中每一零部件均會導致泄漏失效，所以密封失效不是一個獨立的失效模式，而是綜合性的。　　　　5）蠕變失效　　容器長期在高溫下運行和受載，金屬材料會隨時間不斷發(fā)生蠕變損傷，逐步出現(xiàn)明顯的鼓脹與減薄，破裂而成事故?！　〉谝淮箢悾憾唐谑Ｊ剑骸　〉诙箢悾洪L期失效模式：　　第三大類：循環(huán)失效模式：　　2）《承壓設備損傷模式識別》（GB/T30579－2014）　　第1類：腐蝕減薄（25種）　　第2類：環(huán)境開裂（13種）　　第3類：材質(zhì)劣化（15種）　　第4類：機械損傷（11種）　　第5類：其他損傷（9種）　　 我國標準所考慮的失效模式　　1）GB 150 基于失效模式設計的考慮　　 容器的失效　　1）定義：壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時間內(nèi)，因尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能達到包括功能和設計壽命等的現(xiàn)象，稱為壓力容器失效。容器疲勞斷裂的最終失效方式一種是發(fā)生泄漏，稱為“未爆先漏”（LBB，Leak Before Break），另一種是爆破，可稱為“未漏先爆”。高塔在過大的軸向壓力（風載、地震載荷）作用下也會皺折而引起倒塌。　　　　極限載荷設計原理　　將板、殼看作由若干受拉彎作用下的矩形截面梁，材料為理想彈塑性；當拉伸為0時考察純彎梁應力隨M的變化：　　1）彈性階段；　　2）當上下表面（）時，對應的最大彎矩：　　　　3）當繼續(xù)增加載荷從彈性層減少，塑性層增加，直到整個截面屈服，此時不增加載荷截面梁變形也無限増大，即形成“塑性鉸”，此時：　　3）應用：超高壓容器設計。結構優(yōu)化；　　或|σ3|≤[σ]壓　　`沒有考慮其它兩個主應力的影響，應用于塑性材料時，偏差很大　　`由于歷史的原因，壓力容器常規(guī)設計中一直采用　　2）第二強度理論（最大線應變理論）　　σ當＝σ1－μ（σ2＋σ3）　　及σ當＝|σ3－μ（σ1＋σ2）|　　要求：σ當≤[σ]拉　　1）壓力（除注明者外，均為表壓力）　　設計壓力P：指設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不低于工作壓力。需要時，尚應計入其他載荷所需厚度?！　。ㄒ唬┦蕜t　　壓力容器規(guī)則設計標準（GB150）主要采用彈性失效準則。JB/T 4745《鈦制焊接容器》；　　計算公式的可靠性　　實驗得到封頭上最大應力發(fā)生部位、方向、及大小隨a/b的變化　　　　：　　三個階段：　　1＜a/b≤　?。糰/b≤　?。糰/b　　　　　　　　 開孔補強的結構型式及適用條件　　1）開孔補強結構型式1－補強圏補強應遵循的條件只涉及靜力強度，不考慮峰值應力問題（不適用疲勞容器）　　對二次應力的安定性問題，通過限制開孔范圍進行控制　　 等面積法開孔補強　　1）本質(zhì)上是一種經(jīng)驗方法，無法在理論上證明其必然能保證開孔處結構滿足強度要求。這些都非常值得重視和深入研究。結構的不確定性：　　即“以應力分析為基礎的設計”，簡稱“分析設計”（Design by Analysis）?！　》治鲈O計法——按這種設計思想進行容器設計時必先進行詳細的應力分析，將各種外載荷或變形約束產(chǎn)生的應力分別計算出來，然后進行應力分類，再按不同的設計準則來限制，保證容器在使用期內(nèi)不發(fā)生各種形式的失效，這就是以應力分析為基礎的設計方法?！　?）設計應力強度Sm：應力強度的許用基準值　　除螺栓材料外鋼材；　　　　螺柱材料（JB 4732表3－2）：　　對用奧氏體不銹鋼材制成的部件，根據(jù)使用部件，對允許有微量永久變形的部件：　　　　7）塑性：材料中應力超過曲阜極限后發(fā)生于時間無關的不可恢復的變形?！　∨c此對應的虛擬應力σ1正好為2σy，因此σ1　?、塾蓽夭町a(chǎn)生的熱應力　　　　　　4）總結　　JB 4732 表5－1應力種類一次應力二次應力峰值應力總體薄膜局部薄膜彎曲說明（例子見表4－1）沿實心截面的平 均一次應力。、SⅢ　　部位A 遠離結構不連續(xù)區(qū)域基本特征是具有“自限性”：　　筒體與端蓋的連接；　　厚壁容器內(nèi)外壁存在溫差；　　　　3）峰值應力F（Peak stress）：由局部結構不連續(xù)和局部熱應力的影響而疊加到一次加二次應力之上的應力增量?！　±簤毫?；　　接管力；　　3）應力的分布：沿壁厚的分布是均勻的、線性的或非線性的?！　　　　　、讦?＞2σy；　　塑性區(qū)內(nèi)的彈性名義應力超過兩倍屈服強度值后，卸載時從B點沿BG線下降，由于約束而產(chǎn)生反向壓縮屈服而達到D點。　　5）應力強度（Stress intensity）：即“組合應力當量強度”，　　復雜應力的當量強度，是按所采用的強度理論對復雜應力狀態(tài)組合為與單向應力可資比較的當量應力?！　　　?968年ASME規(guī)范第Ⅷ卷“壓力容器”正式分為兩冊，第一冊（ASMEⅧ—1）為傳統(tǒng)的規(guī)