【文章內容簡介】 壓力的5%時，可忽略不計；　?。?）容器的自重，以及正常工作條件下或試驗狀態(tài)下內裝物料的重力載荷；　?。?）附加載荷，如其它附屬設備、隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；　?。?）風載荷、雪載荷及地震載荷；　?。?）支座、底座圈、支耳及其它型式底座的反作用力；　?。?）包括壓力急劇波動的沖擊載荷；　?。?）由各種溫度條件引起的不均勻應變載荷及由連接管道或其它部件的膨脹或收縮所引起的作用力?！　。?）運輸或吊裝時的作用力。　　 GB 150－2011《壓力容器》　　適用范圍——設計壓力：鋼制容器不大于35MPa。其他金屬材料制容器按相應引用標準確定　　　　適用范圍——設計溫度范圍：－269℃～90C℃　　鋼材允許的使用溫度范圍；上限標準許用應力表給出的最高溫度（對外壓容器為計算圖表中給出的溫度）　　另外給出了不適用范圍：　　《移動式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》管轄的容器；　　核能裝置中存在中子輻射損傷失效風險的容器：　　直接火焰加熱的容器：　　旋轉或往復運動機械設備中自成整體或作為部件的受壓器室 （如泵殼、壓縮機外殼、渦輪機外殼、液壓缸等）：　　內直徑（對非圓形截面，指截面內邊界的最大幾何尺寸，如：矩形為對角線，橢圓為長軸）小于150mm的容器；　　搪玻璃容器和制冷空調行業(yè)中另有國家標準或行業(yè)標準的容器?！　。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?！　〔糠謴碗s結構中引入塑性失效準則，使結構更加合理。　?。ǘ姸壤碚摗　〉谝粡姸壤碚?，即最大主應力理論?！　﹀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。　　 其他壓力容器設計標準　　1）JB 4732－1995《鋼制壓力容器－分析設計標準》　　適用范圍——設計壓力： Mpa≤p＜100 Mpa　　從標準的基本準則、理論基礎而論，可以不限設計壓力。但若用于更高的壓力范圍，則在材料品種及檢驗要求、結構形式、制造檢驗、螺紋精度、密封形式，以及計算方法（如自增強理論的應用）等方面，都要加以補充?！　”緲藴氏薅ㄟm用在100MPa以下，除考慮上述諸因素外，還結合了當前國內實際情況和國外同類標準的規(guī)定?！　∵m用范圍——設計溫度：蠕變溫度　　以低于鋼材蠕變極限（經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。　　如：碳素鋼375℃；碳錳鋼375℃；　　錳鉬鈮鋼400℃；鉻鉬鋼475℃；　　奧氏體不銹鋼425℃　　超出此溫度，其分析所依據(jù)的基礎理論已不能適應?！　】紤]的失效準則：　　彈性失效準則：　　失穩(wěn)失效準則：　　彈塑性失效準則：　　塑性失效準則：　　疲勞失效準則　　2）GB/T 151－2014《熱交換器》　　、鋯及其合金；　　，公稱直徑不大于4000mm，設計壓力（Mpa）與公稱直徑（mm）的乘積不大于27000；　　，增加了管殼式熱交換器的受壓元件型式，包括雙管板結構、拉撐管板結構、撓性管板等結構；　　?！　藴蔬m用范圍－設計壓力　　；　　?！　藴蔬m用范圍－設計溫度　??；　　。　　　　3）GB12337－2014《鋼制球形儲罐》　　適用范圍——　　設計壓力：p≤；　　設計溫度：材料允許的使用溫度范圍；　　結構參數(shù)：V≥50m3；　　考慮的失效準則：彈性失效準則、失穩(wěn)失效準則4）其他常用標準　　JB/T 4731《臥式容器》；　　JB/T 4710《塔式容器》；　　JB/T 4734《鋁制焊接容器》；　　JB/T 4745《鈦制焊接容器》；　　JB/T 4755《銅制焊接容器》；　　JB/T 4756《鎳及鎳合金焊接容器》；　　NB/T 47011《鋯制壓力容器》?！　? 常見結構的設計計算方法　　 圓筒　　 球殼　　 封頭　　 開孔與開孔補強　　 法蘭　　 檢驗中的強度校核　　 內壓圓筒　　1）GB150中關于內壓殼體的強度計算考慮的失效模式是結 構在一次加載下的塑性破壞，即彈性失效設計準則?！　?）壁厚設計釆用材料力學解（中徑公式）計算應力，利用第一強度理論作為控制?！　≥S向應力：　　　　環(huán)向應力：（取單位軸向長度的半個圓環(huán)）　　　　　　校核：　　σ1＝σθ，σ2＝σz，σ1＝0　　σθ≤[σ]tφ　　　　對應的極限壓力：　　2）彈性力學解（拉美公式）　　　　討論：1）主應力方向？應力分布規(guī)律？　　徑向、環(huán)向應力非線形分布（內壁應力絕對值最大），軸向應力均布；　　2）K對應力分布的影響？　　越大分布越不均勻，說明材料的利用不充分；　　例如，　　k＝，R＝%；　　K＝，R＝%；　　4 常見結構的設計計算方法　　96　　2）彈性力學解（拉美公式）　　主應力：σ1＝σθ，σ2＝σz，σ3＝σr　　屈服條件：　　σⅠ＝σ1＝σθ＝　　σⅡ＝σ1－μ（σ2＋σ3）＝　　σⅢ＝σ1－σ3＝　　σⅣ＝　　3）GB150規(guī)定圓筒計算公式（中徑公式）的使用范圍為：p/[σ]φ≤（即≤）　　 外壓圓筒　　1）GB150中關于外壓殼體的計算所考慮的失效模式：彈性失 效準則和失穩(wěn)失效準則（結構在橫向外壓作用下的橫向端面失去原來的圓形，或軸向載荷下的軸向截面規(guī)則變化）　　　　2）失穩(wěn)臨界壓力的計算　　長圓筒的失穩(wěn)臨界壓力（按Bresse公式）：　　　　長圓筒的失穩(wěn)臨界壓力（按簡化的Misse公式）：　　　　失穩(wěn)臨界壓力可按以下通用公式表示：　　圓筒失穩(wěn)時的環(huán)向應力和應變：　　定義——外壓應變系數(shù)　　于是　取穩(wěn)定系數(shù)m＝3，有　　　　　　應變系數(shù)A的物理意義　?。禂?shù)A是受外壓筒體剛失穩(wěn)時的環(huán)向應變，該系數(shù)僅與筒體的幾何參數(shù)L、D。、δe有關，與材料性能無關　　　　應力系數(shù)B的物理意義：與系數(shù)A之間反映了材料的應力和應變關系（應力），可將材料的δ－ε曲線沿σ軸乘以2/3而得到B－A曲線。各種材料將對應有各自的B－A曲線　　　　3）圓筒失穩(wěn)設計穩(wěn)定系數(shù)（m＝3）的確定因素　　計算公式的可靠性　　制造中能夠達到的形狀的精確度－圓度控制　　　　CC2由試驗確定，如考慮失穩(wěn)壓力20%裕量，可取：　　C1＝、C2＝　　　　 球殼　　 內壓球殼　　1）GB150中關于內壓殼體的強度計算考慮的失效模式是結構在一次加載下的塑性破壞，即彈性失效設計準則。壁厚設計采用材料力學解（中徑公式）計算應力，利用第一強度理論作為控制?！　　　　　∵m用范圍：p/[σ]　≤ 即K≤（相對誤差為－%）　　 外壓球殼　　由彈性失穩(wěn)理論分析，受均勻外壓的球殼臨界壓力計算：　　，取μ＝，得到　　消除計算方法誤差，取20%，得到：　　GB150取穩(wěn)定安全系數(shù)m＝3，得到：　　注意：GB150球殼總的穩(wěn)定安全系數(shù)為15?！　?封頭　　幾何上，軸對稱回轉體結構（不計接管），沿母線（或任一經線）第一曲率半徑為恒定值或連續(xù)變化；　　載荷軸對稱（內外壓作用），根據(jù)作用于回轉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?！　》忸^一般與筒體連接，由于連接處一般存在壁厚差、曲率半徑突變等幾何不連續(xù)，因此連接處應力可分為一次局部薄膜應力和二次應力?！　?凸形封頭　　1）橢圓封頭　　　　　　第一、第二曲率半徑RR2：　　　　由無力矩理論：　　內壓引起的經向應力、周向應力：　　　　特點：　　1）經向應力衡為正值（拉應力），短軸頂點為最大值點，長軸端點為最小值點；　　2）周向應力可能出現(xiàn)負值，在短軸頂點為最大拉應力，長軸端點為最小拉應力或最大壓應力?！　∵吘墤Φ挠绊懣紤]封頭筒體連接處的幾何不連續(xù)：內壓下在封頭邊界上產生橫剪力Q和彎矩M，在封頭與圓筒連接附近的封頭上產生局部薄膜應力和彎曲應力。　　內壓和邊緣應力疊加，形成封頭的總應力?！　　　嶒灥玫椒忸^上最大應力發(fā)生部位、方向、及大小隨a/b的變化　　　?。骸　∪齻€階段：　　1＜a/b≤　　＜a/b≤　?。糰/b　　內壓橢圓封頭厚度計算：　　采用第一強度理論，控制橢圓封頭的最大應力不超過材料的許用應力：　　　　　　適用范圍：　　2）碟形封頭　　內壓碟形封頭的設計計算　　　　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?！　?）球冠形封頭　　球冠形封頭設計計算　　　GB150－1998GB150－2011球面部分內壓按球殼壁厚計算外壓取外壓球殼計算結果與上式中的大值按外壓球殼計算加強段無δr＝Q－δ；凸面受壓時，加強段厚度不小于受外壓球殼的厚度　　球冠形封頭設計計算思想　　端封頭：封頭和圓筒殼體組合結構，考慮連接處力和彎矩的平衡　　　　　　變形協(xié)調條件：　　柱殼體邊緣徑向位移＝球冠形封頭邊緣徑向位移　　柱殼體邊緣轉角＝球冠形封頭邊緣轉角　　 錐型封頭　　　　1）結構形式　　2）結構要求錐封頭半 頂角α≤30176?！?5176?！?0176。＞60176。錐殼大端允許無折邊應有折邊（r≥10%DiL且≥3δr）按平蓋（或應力分析）錐殼小端允許無折邊應有折邊　?。╮S≥5%DiS且≥3δr）　　3）內壓錐形封頭的設計計算　　按薄殼理論解，錐體部分的經向應力、周向應力：　　　　按第一強度理論，得到壁厚計算公式