壓力容器分析設計方法與工程應用

第一篇概述篇第1章緒論1.1國際壓力容器規(guī)范的進步1.1.1歐盟EN134451.1.2美國ASME Ⅷ21.2國內規(guī)范修訂方向1.3計算機輔助工程的發(fā)展1.4分析設計發(fā)展趨勢 第2章分析設計方法概要2.1分析設計的基本概念2.1.1應力強度2.1.2總體結構不連續(xù)2.1.3局部結構不連續(xù)2.1.4法向應力2.1.5切應力2.1.6薄膜應力2.1.7彎曲應力2.1.8熱應力2.1.9運行循環(huán)2.1.10應變循環(huán)2.1.11疲勞強度減弱系數(shù)2.1.12自由端位移2.1.13蠕變2.1.14塑性2.1.15塑性分析2.1.16棘輪效應2.1.17安定性2.1.18應力應變曲線2.2壓力容器的失效模式2.3分析設計考慮的失效模式2.4彈性分析與應力分類法概要2.4.1一次應力2.4.2一次總體薄膜應力2.4.3一次局部薄膜應力2.4.4一次彎曲應力2.4.5二次應力2.4.6峰值應力2.4.7總應力2.4.8應力分類2.4.9應力評定2.4.10應力分類及應力強度極限值2.4.11應力強度極限值的依據(jù)2.4.12應力分類遇到的問題2.5彈塑性分析設計法概述2.6小結第二篇理論篇第3章梁的彎曲3.1純彎曲3.1.1橫截面上的應力3.1.2純彎曲和橫力彎曲的概念3.2彎曲正應力3.2.1幾何方面3.2.2物理方面3.2.3靜力學關系3.2.4軸慣性矩3.3強度條件3.4純彎矩作用下單位寬度矩形截面梁3.5拉伸和彎矩同時作用下矩形截面梁3.6截面形狀系數(shù)3.7小結 第4章彈性力學基礎4.1彈性力學基本假設4.1.1連續(xù)性假設4.1.2完全彈性假設4.1.3均勻性假設4.1.4各向同性假設4.1.5小位移和小變形的假設4.1.6引入基本假設后的變化4.2彈性力學基本概念4.2.1外力4.2.2內力與應力4.2.3一點的應力狀態(tài)4.2.4形變4.2.5位移4.2.6小結4.3彈性力學基本方程4.3.1平衡微分方程4.3.2幾何方程4.3.3物理方程4.4邊界條件4.4.1給定位移的邊界4.4.2給定力的邊界4.4.3混合邊界條件4.5結構的對稱性4.6彈性力學的一般定理4.6.1解的唯一性定理4.6.2解的疊加定理4.6.3虛位移原理4.6.4最小勢能原理4.6.5外力功的互等定理4.6.6圣維南原理4.7熱應力4.7.1計算熱應力的必要參數(shù)4.7.2熱應力的特點4.7.3熱應力實例4.8討論4.9小結 第5章塑性力學基礎5.1概述5.2塑性力學基本假設5.3變形路徑對塑性變形和極限載荷的影響5.4屈服條件5.4.1屈服條件的概念5.4.2特雷斯卡屈服條件5.4.3米澤斯屈服條件5.4.4兩種屈服條件的優(yōu)缺點5.5強化模型與加載條件5.6小結 第6章有限元法基礎6.1基本方程的矩陣表示6.2基本原理6.3單元的位移模式和解的收斂性6.4單元的應變矩陣和應力矩陣6.5單元介紹6.5.1三維實體單元6.5.2軸對稱單元6.5.3薄殼單元6.5.4劃分單元注意事項6.6小結第三篇規(guī)范篇第7章塑性垮塌的評定7.1彈性應力分析方法7.1.1彈性應力分析步驟7.1.2應力線性化7.1.3應力分類的指導原則7.1.4載荷組合系數(shù)7.1.5接管應力評定7.2非彈性分析方法7.2.1極限載荷設計的概念7.2.2ASME極限載荷分析法7.2.3ASME彈塑性應力分析法7.2.4JB 4732中的非彈性分析7.3小結 第8章局部失效的評定8.1彈性分析法8.2彈塑性分析法8.2.1評定步驟8.2.2累積損傷8.3小結 第9章屈曲的評定9.1屈曲的定義9.2屈曲評定的三種方法9.3設計系數(shù)9.4小結 第10章疲勞10.1疲勞分析免除10.1.1疲勞分析免除準則10.1.2疲勞分析免除的原理10.2疲勞曲線10.3三種疲勞評定方法簡介10.3.1彈性疲勞分析法10.3.2彈塑性疲勞分析法10.3.3等效結構應力法10.4小結 第11章棘輪的評定11.1安定與棘輪的概念11.2彈性分析法11.2.1彈性安定的原理11.2.2彈性分析法的評定11.2.3簡化的彈塑性分析法11.2.4熱應力棘輪評定11.3熱應力棘輪評定方法修訂的解讀11.3.1ASME Ⅷ2（2013版）中的修訂11.3.2原評定方法的制定依據(jù)11.3.3布里法的不足11.3.4考慮熱薄膜和彎曲應力的棘輪邊界11.3.5ASME Ⅷ2（2013版）修訂時的考慮11.3.6修訂要點小結11.4彈塑性分析法11.4.1彈塑性分析法的評定11.4.2彈性核11.5評定方法的回顧11.5.1彈性方法11.5.2彈塑性方法11.6小結 第12章蠕變疲勞的評定12.1蠕變疲勞的概念12.1.1蠕變12.1.2疲勞12.1.3蠕變疲勞12.1.4韌性12.1.5安定性12.2蠕變疲勞設計的理論基礎12.2.1蠕變疲勞的試驗方法12.2.2常用的蠕變疲勞設計方法12.3核電行業(yè)中的蠕變疲勞工程設計方法12.3.1ASME ⅢNH12.3.2R5規(guī)程12.3.3RCCMR12.4化工行業(yè)中的蠕變疲勞工程設計方法12.4.1API 57912.4.2ASME規(guī)范案例260512.5小結第四篇實例篇第13章基于子模型技術的斜接管應力分析實例13.1設計條件13.2幾何模型13.3網(wǎng)格劃分13.4加載求解13.5子模型技術13.5.1創(chuàng)建子模型13.5.2修改幾何模型13.5.3重新劃分網(wǎng)格13.5.4重新設置邊界條件13.5.5求解并查看結果13.6小結 第14章球罐分析實例14.1GB 12337—2014要點簡介14.2載荷分析14.3載荷工況組合14.4邊界條件14.4.1壓力載荷14.4.2自重載荷14.4.3風載荷14.4.4地震載荷14.4.5位移邊界14.5應力評定14.6丙烯球罐的整體分析14.6.1設計條件14.6.2幾何模型14.6.3網(wǎng)格劃分14.6.4載荷條件14.6.5求解計算14.6.6應力評定14.7小結 第15章疲勞設備分析實例15.1概述15.2設計條件15.3結構分析15.4應力計算結果15.5應力強度評定15.6最大應力點疲勞評定15.7結論15.8小結 第16章高壓容器局部結構分析實例16.1簡介16.2設計條件16.3結構分析16.4應力分析計算16.4.1筒體與接管的模型16.4.2頂部平蓋模型16.5應力強度評定16.6結論16.7小結 第17章塔器風載荷時程分析實例17.1塔器的受載特點17.2自振特性17.2.1概念介紹17.2.2乙烯塔固有頻率和振型計算17.3風載荷時程分析17.3.1風的特性與簡化17.3.2脈動風荷載時程17.3.3順風向的風振響應分析17.4小結 第18章裙座熱應力分析實例18.1裙座熱應力概述18.2裙座熱應力分析18.2.1設計條件及結構參數(shù)18.2.2溫度場分析18.2.3熱應力和機械應力分析18.3小結 第19章高壓換熱器強度分析實例19.1設計條件及結構參數(shù)19.2換熱器有限元模型19.2.1幾何模型19.2.2網(wǎng)格劃分19.2.3邊界條件19.2.4求解19.3小結第20章設備抗震分析實例20.1抗震分析的相關概念20.1.1振子模型20.1.2反應譜20.1.3標準反應譜20.1.4樓層反應譜的生成20.2抗震分析四種理論20.2.1靜力理論20.2.2動力理論20.2.3反應譜理論20.2.4時間歷程響應20.3模型的選取20.4解耦條件20.5載荷組合20.6折減系數(shù)20.7許用限值20.8大型氣化爐地震響應的時程分析20.8.1設計條件20.8.2幾何模型20.8.3邊界條件20.8.4求解20.8.5結論20.9小結 第21章儲罐罐頂?shù)那治鰧嵗?1.1罐頂失穩(wěn)原因21.1.1罐頂外載荷的分析21.1.2施工原因21.2球面網(wǎng)殼形式21.3有限元分析的依據(jù)21.3.1有限元分析一般要求21.3.2網(wǎng)殼的穩(wěn)定性分析21.4帶施工缺陷的罐頂屈曲分析21.4.1設計條件21.4.2分析要求簡析21.4.3幾何模型21.4.4載荷條件21.4.5模型計算假定21.4.6線性屈曲分析與初始缺陷施加21.4.7非線性分析21.5小結 第22章基于彈性核準則的棘輪評定實例22.1幾何尺寸22.2模型和分析方法22.3邊界條件22.4分析結果22.5小結 第23章ASME Code Case 2605蠕變疲勞分析實例23.1設計條件23.2最大一次靜載下的強度校核23.3蠕變疲勞的安定性校核23.4穩(wěn)態(tài)蠕變壽命計算23.5蠕變疲勞壽命計算23.6小結第五篇軟件篇第24章ANSYS Workbench平臺24.1添加材料24.2幾何建模24.3接觸類型24.4網(wǎng)格劃分24.5分析設置24.5.1Step Controls24.5.2Solver Controls24.5.3Anglysis Data Management24.6載荷與約束24.7模型求解24.8后處理24.8.1結果查看24.8.2應力精度的原理24.8.3各種應力結果的含義24.9小結 參考文獻