【正文】 溫和高溫之間的容器。（五）按容器壁溫分類 常溫容器的壁溫20℃~200 ℃。C，設(shè)計(jì)壓力小于1MPa；第二類壓力容器的設(shè)計(jì)壓力小于30MPa；而第一類壓力容器的設(shè)計(jì)壓力一般小于100MPa的壓力容器也可歸入第一類容器。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的分類方法。例如因盛放的介質(zhì)特性或容器功能不同，即根據(jù)潛在的危害性大小，低壓容器可被劃分為第一類或第二類甚至第三類壓力容器。第一類壓力容器 除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。m3的低壓容器；(6) 高壓、中壓管殼余熱鍋爐；(7) 中壓搪玻璃壓力容器；(8) 相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa的材料制造的使用強(qiáng)度級(jí)別較高的壓力容器；(9) 移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車[液化氣體運(yùn)輸（半掛）車、低溫液體運(yùn)輸（半掛）車、永久氣體運(yùn)輸（半掛）車]和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等；(10) 容積大于等于50m3的球形儲(chǔ)罐；(11) 容積大于5m3的低溫液體儲(chǔ)存容器。m3的中壓儲(chǔ)存容器；(4) 易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，該方法將壓力容器主要分為三類。壓力容器的危害性還與其設(shè)計(jì)壓力p和容積V的乘積有關(guān)，pV值愈大，則容器破裂時(shí)爆炸能量愈大，危害性也愈大，對(duì)容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和管理的要求愈高。(三)按安裝方式分類：固定式壓力容器和移動(dòng)式壓力容器（結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊要求）(四)按安全技術(shù)管理分類上面所述的幾種分類方法還不能綜合反映壓力容器面臨的整體危害水平，僅僅考慮了壓力容器的某個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)或使用狀況。(二)按作用分類 反應(yīng)壓力容器（R）； 換熱壓力容器（E）； 分離壓力容器（S）； 儲(chǔ)存壓力容器（C，球罐B）。 壓力容器分類世界各國(guó)規(guī)范對(duì)壓力容器分類的方法各不相同，這里介紹中國(guó)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的分類方法。* Q235AF不得用于制造易燃介質(zhì)容器 Q235A不得用于制造液化石油氣容器易燃介質(zhì)對(duì)壓力容器的選材、設(shè)計(jì)、制造、管理等提出了較高的要求。易燃介質(zhì)是爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限的差值大于等于20%的介質(zhì)。(二) 易燃性易燃性是可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到明火能夠發(fā)生爆炸的可能性大小。而制造毒性程度為中度或輕度的容器，其要求要低得多。介質(zhì)毒性程度愈高，壓力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈嚴(yán)重，對(duì)材料選用、制造、檢驗(yàn)和管理的要求愈高。一般劃分標(biāo)難準(zhǔn)為： 極度危害 (Ⅰ 級(jí)) 最高容許質(zhì)量濃度＜高度危害（Ⅱ 級(jí)）最高容許質(zhì)量濃度＜～小度危害 (Ⅲ 級(jí)) 最高容許質(zhì)量濃度＜～10 mg/m3輕度危害 (Ⅳ 級(jí)) 最高容許質(zhì)量濃度≥10mg/m3。設(shè)計(jì)壓力容器時(shí)，依據(jù)化學(xué)介質(zhì)的最高容許濃度，中國(guó)將化學(xué)介質(zhì)分為極度危害(Ⅰ級(jí))、高度危害(Ⅱ級(jí))、中度危害(Ⅲ級(jí))、輕度危害(Ⅳ級(jí))等四個(gè)級(jí)別。對(duì)于氣態(tài)毒物，以空氣中該物質(zhì)的濃度表示。（一）毒性毒性是某種化學(xué)毒物引起有機(jī)體損傷的能力。 按介質(zhì)危害性分類壓力容器的介質(zhì)危害性主要是指介質(zhì)的毒性、易燃性、易爆、腐蝕、氧化性等。危害程度愈高，壓力容器材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和管理的要求也愈高。 壓力容器主要分類使用范圍廣、數(shù)量多、工作條件復(fù)雜的壓力容器發(fā)生事故所造成的危害程度各不相同。對(duì)于儲(chǔ)存用的容器，這一外殼即為容器本身。隨安裝位置不同，圓筒形容器使用臥式容器支座（如鞍座、支腿、圈座）和立式容器支座（如腿式、支承式、耳式和裙式）。 （五）支座壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。這種削弱程度隨開孔直徑的增大而加大，因而容器上應(yīng)盡量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔。為使操作人員能夠自由出入，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為400mm，橢圓形人孔的尺寸一般為?？紤]到人的手臂長(zhǎng)約650700mm，所以直徑大于1000mm的容器就不宜再設(shè)手孔，而應(yīng)改設(shè)人孔。手孔和人孔是用來檢查、裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置。（四）開孔和接管幾乎所有的開孔會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度減弱，故應(yīng)少開孔并考慮作開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭；用于容器封頭(或頂蓋)與筒體間，以及兩筒體間連接的法蘭叫容器法蘭；用于管道連接的法蘭叫管道法蘭。壓力容器主要聯(lián)接方法是螺栓法蘭連接(簡(jiǎn)稱法蘭連接)，用于容器連接的法蘭稱為容器法蘭，用于管道連接的為管法蘭。（三）密封裝置泄漏是常見的一種壓力容器失效形式。封頭根據(jù)不同形狀可分為凸形、錐形、和平蓋，其中凸形又分為球形、橢圓形、碟形和球冠形。圓筒按其結(jié)構(gòu)可分為單層式和組合式兩大類。但當(dāng)容器較長(zhǎng)時(shí)，由于鋼板幅面尺寸的限制，就需要先用鋼板卷焊成若干段筒體（某一段筒體簡(jiǎn)稱為一個(gè)筒節(jié)），再由兩個(gè)或兩個(gè)以上筒節(jié)組焊成所需長(zhǎng)度的筒體。若容器的直徑不是很大，一般只有一條縱焊縫；隨著容器直徑的增大，由于鋼板幅面尺寸的限制，可能有兩條或者兩條以上的縱焊縫。 一般筒體直徑較?。ㄒ话阈∮?00mm）時(shí)，圓筒可用無縫鋼管制作，此時(shí)筒體上沒有縱焊縫；直徑較大時(shí)，可用鋼板在卷板機(jī)上卷成圓筒或用鋼板在水壓機(jī)上壓制成兩個(gè)半圓筒，再用焊縫將兩者焊接在一起，形成整圓筒。內(nèi)直徑和容積由工藝確定。上述7種殼和4種板可以組合成各種壓力容器結(jié)果形式，再加上密封元件、支座、安全附件等就構(gòu)成了一臺(tái)完整的壓力容器。關(guān)鍵詞：壓力容器；平板封頭；橢圓形封頭；應(yīng)力分析；ANSYS有限元法ABSTRACT Pressure vessel is internal or external to gas or liquid pressure, and the security requirements of a sealed container. Analyses the stress distribution in the ellipse head and Flat head containers theoretically,and measures the stress by electrical measurement method,then carries on pare and discuss by bining ANSYS finite element analysis method. The purpose of stress analysis is to find out the structure load, the structure, the stress distribution of the greatest stress or equivalent to stress the value,then this assessment, to put the stress in a control within. after the experiment and experimental data and ansys the finiteelement method analysis of data in contrast, the following analysis results ：experimental and theoretical values measured there are some differences，the error of some points are relatively large the experimental measured results obtained in good agreement with ANSYS.Keywords:Pressure vessel；Flat head；Ellipse head；Stress analysis；Using the ANSYS finite element metho目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 壓力容器的結(jié)構(gòu) 1 1 壓力容器主要分類 3 按介質(zhì)危害性分類 3 壓力容器分類 4 世界壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 6 國(guó)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 7 國(guó)內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 9第二章 橢圓形封頭與平板封頭的應(yīng)力分析并計(jì)算 12 載荷分析 12 12 14 橢圓形封頭的應(yīng)力分析并計(jì)算 14 回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析 15 無力矩理論的基本方程 16 19 橢圓形封頭理論計(jì)算公式推導(dǎo) 20 22 平板封頭應(yīng)力分析 23 概述 23 圓平板對(duì)稱彎曲微分方程 24 圓平板中的應(yīng)力 28 32第三章 實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行封頭的應(yīng)力測(cè)定及分析 34 電測(cè)法測(cè)定封頭應(yīng)力 34 電測(cè)法的目的、原理及要求 34 36 實(shí)驗(yàn)步驟 36 電測(cè)法實(shí)驗(yàn)結(jié)果 36 理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比并分析 38第四章 有限元法對(duì)封頭進(jìn)行應(yīng)力分析 42 ANSYS有限元分析簡(jiǎn)介 42 ANSYS軟件提供的分析類型 42 ANSYS對(duì)已知平板封頭應(yīng)力分析 43 ANSYS對(duì)已知平板封頭應(yīng)力分析步驟 43 ANSYS對(duì)已知橢圓形封頭應(yīng)力分析結(jié)果 51第五章 數(shù)據(jù)處理及誤差分析 55 5實(shí)驗(yàn)法、有限元法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比并進(jìn)行誤差分析 56第六章 結(jié)論 57參考文獻(xiàn) 58致 謝 59第一章 緒論 壓力容器的結(jié)構(gòu) 一般來說壓力容器是典型的由板、殼組合而成的焊接結(jié)構(gòu)。 應(yīng)力分析的目的就是求出結(jié)構(gòu)在承受載荷以后，結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布情況，找出最大應(yīng)力點(diǎn)或求出當(dāng)量應(yīng)力值，然后對(duì)此進(jìn)行評(píng)定，以把應(yīng)力控制在許用范圍以內(nèi)。平板封頭與橢圓形封頭應(yīng)力測(cè)定及分析摘 要壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力、并對(duì)安全性有較高要求的密封容器。橢圓形封頭和平板封頭容器的應(yīng)力分布情況先從理論上分析了并采用電測(cè)法測(cè)量其應(yīng)力，結(jié)合ANSYS有限元分析方法進(jìn)行比較討論。經(jīng)過此次實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與ANSYS有限元法分析所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，得到了以下的分析結(jié)果：在實(shí)際測(cè)得數(shù)值與理論數(shù)值有些不一樣，一些點(diǎn)的誤差比較大，實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)與ANSYS所得到的數(shù)據(jù)相接近。受壓元件中，圓柱形筒體、球罐（或球形封頭）、橢球形封頭、蝶形封頭、球冠形封頭、錐形封頭和膨脹節(jié)所對(duì)應(yīng)的殼分別是圓柱殼、球殼、橢球殼、球殼+環(huán)殼、球冠、錐形和環(huán)形板（外半徑與內(nèi)半徑之差大于10倍的厚板）、環(huán)（外半徑與內(nèi)半徑之差小于10倍的板厚）以及彈性基礎(chǔ)圓平板。圖11 壓力容器總體結(jié)構(gòu) 1法蘭；2支座；3封頭拼接焊縫；4封頭；5環(huán)焊縫；6補(bǔ)強(qiáng)圈；7人孔；8縱焊縫；9筒體；10壓力表；11安全閥；12液面計(jì)（一）筒體 壓力容器的筒體是儲(chǔ)存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的主要壓力空間。筒體形式有圓柱筒體和球形筒體。由于該焊縫的方向和圓筒的縱向（即軸向）平行，因此稱為縱向焊縫，簡(jiǎn)稱縱焊縫。另外，程度較短的容器可直接在一個(gè)圓筒的兩端連接封頭，構(gòu)成一個(gè)封閉的壓力空間，也就制成了一臺(tái)壓力容器外殼。筒節(jié)與筒節(jié)之間、筒節(jié)與端部封頭之間的連接焊縫，由于其方向與筒體軸向垂直，因此稱為環(huán)向焊縫，簡(jiǎn)稱環(huán)焊縫。（二）封頭 封頭的作用是與筒體等部件形成封閉空間。封頭與筒體根據(jù)工藝要求不同有兩種連接方法：一是不可拆（直接焊接），另一是為可拆式（螺栓法蘭連接），可拆連接因不同情況有不同的密封要求。除去封頭與筒體之間的可拆連接需要密封裝置外，容器的接管與外部按管的連接、人孔與手孔、視孔等的連接。螺栓法蘭連接(簡(jiǎn)稱法蘭連接)是一種應(yīng)用最廣的密封裝置，它的作用是通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。在高壓容器中，用于頂蓋和簡(jiǎn)體連接并與簡(jiǎn)體焊在一起的容器法蘭，又稱為筒體端部。開孔主要是根據(jù)工藝和檢修的要求而設(shè)置的各種管口，如物料的進(jìn)出口、壓力計(jì)表口、測(cè)溫口、液面計(jì)孔、人孔、手孔等等。手孔內(nèi)徑要使操作人員的手能自由地通過，因此，手孔的直徑一般不應(yīng)小于150mm。常見的人孔形狀有圓形和橢圓形兩種。 筒體或封頭上開孔后，開孔部位的強(qiáng)度都會(huì)被削弱，并使該處的應(yīng)力增大。對(duì)容器上已開設(shè)的孔，還應(yīng)進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，以確保所需的強(qiáng)度。圓筒形容器和球形容器的支座各不相同。球形容器多采用柱式或裙式（六）附件壓力容器安全附件主要有： 安全閥、緊急切斷閥、爆破裝置、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計(jì)、測(cè)溫儀表等 上面所述的六大部件(筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件)構(gòu)成了一臺(tái)壓力容器的外殼。對(duì)于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的產(chǎn)品。危害程度與多種因素有關(guān)，比如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)危害性、材料力學(xué)性能、使用場(chǎng)合和安裝方式等。因此，需要對(duì)壓力容器進(jìn)行合理分類。在分類中主要與毒性、易燃性有關(guān)。毒性大小是化學(xué)物質(zhì)引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物某種毒性反應(yīng)所需要的劑量。最高允許質(zhì)量濃度為對(duì)人體不會(huì)發(fā)生危害作用的最高濃度。所謂最高容許濃度是指從醫(yī)學(xué)水平上，認(rèn)為對(duì)人體不會(huì)發(fā)生危害作用的最高濃度，以每立方米的空氣中含毒物的毫克數(shù)來表示，單位是mg/m3。其中Q235A或Q235B鋼板不得用于制造毒性程度為極度或高度危害的壓力容器。如Q235－A或Q235－E鋼板不得用于制造毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的壓力容器；盛裝毒件程度為極度或高度危害介質(zhì)的容器制造時(shí)，碳素鋼和低合金鋼板應(yīng)逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)，整體必須進(jìn)行焊后熱處理，容器上的A、B類焊接接頭還應(yīng)進(jìn)行100％射線或超聲檢測(cè)，且液壓試驗(yàn)合格后還得進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。毒性程度對(duì)法蘭的選用影響也甚大，主要體現(xiàn)在法蘭的公稱壓力等級(jí)上，如內(nèi)部介質(zhì)為中度毒性危害，；內(nèi)部介質(zhì)為高度或極度毒性危害，且還應(yīng)盡量選用帶頸對(duì)焊法蘭等。爆炸濃度極限為可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣混合物遇到明火能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍。 如