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時(shí)間：2020-10-26 來源：壓力容器唯心不易瀏覽：

親愛的讀者朋友，通過這幾次的分享，大家對壓力容器的分析設(shè)計(jì)有了更加深入的理解，相信今后你也會(huì)三種方法的分析設(shè)計(jì)了，應(yīng)力分類法；極限載荷法；彈塑性分析法。但是也不要高興地太早，分析設(shè)計(jì)的其它類型還有很多，諸如熱應(yīng)力分析、屈曲分析、接觸分析、疲勞分析，或許你會(huì)說我會(huì)、我懂！但是還是不要高興太早，蠕變分析、蠕變----疲勞分析會(huì)嗎？其它的與壓力容器相關(guān)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析、譜分析、振動(dòng)分析、流體力學(xué)分析等等，還有許多內(nèi)容等待著你去學(xué)習(xí)呢?。?！

接下來看一下采用應(yīng)變評定非應(yīng)力評定的內(nèi)容。

提到了應(yīng)變限制，再說一下分析體會(huì)。

在應(yīng)力分析設(shè)計(jì)中，對不同類型的應(yīng)力所得的應(yīng)力強(qiáng)度，分別采用極限設(shè)計(jì)和安定性的觀點(diǎn)予以評定，在此實(shí)質(zhì)上是允許應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度的。極限設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)是結(jié)構(gòu)一點(diǎn)進(jìn)入屈服后結(jié)構(gòu)仍然具有承載能力，直至整個(gè)截面或局部區(qū)域進(jìn)入屈服，結(jié)構(gòu)才達(dá)到承載極限。安定性的概念是允許結(jié)構(gòu)在承受第一次加載循環(huán)時(shí)產(chǎn)生一定量的塑性變形，但在以后的加載過程中不會(huì)產(chǎn)生累加的塑性變形。由此，分析設(shè)計(jì)的結(jié)果評定是允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性狀態(tài)的評定，因此實(shí)質(zhì)上評定是采用應(yīng)變進(jìn)行控制的。但在實(shí)際結(jié)果評定中均將相應(yīng)的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為當(dāng)量的虛擬應(yīng)力來加以限制。這樣在實(shí)際應(yīng)力分析中，就可假設(shè)結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)來處理問題了。因此一般應(yīng)力分析按彈性分析處理即可——實(shí)質(zhì)上是應(yīng)變控制。

相關(guān)的應(yīng)變限制在標(biāo)準(zhǔn)中給出以下條款：

第一：EN13445要求的是操作工況下主應(yīng)變小于5%；壓力試驗(yàn)工況下主應(yīng)變小于7%。EN13445直接法一般采用極限載荷法輸入材料的彈性模量和屈服強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。詳見教材《壓力容器分析設(shè)計(jì)----直接法》附錄L:ANSYS輸入命令流。

第二：ASME III-NH標(biāo)準(zhǔn)中的非彈性分析法基于應(yīng)變限制的評定為：薄膜應(yīng)變＜1%；彎曲應(yīng)變小于2%；局部應(yīng)變小于5%。ASME III-NH標(biāo)準(zhǔn)一般是進(jìn)行高溫條件下的熱彈塑性應(yīng)力分析，采用平均等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和蠕變模型對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了10萬小時(shí)的仿真，分析結(jié)果利用ASME III-NH的附錄T的非彈性應(yīng)變限制進(jìn)行評定！按照標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)取路徑進(jìn)行應(yīng)變線性化。

第三：國內(nèi)新版的4732標(biāo)準(zhǔn)中的二元準(zhǔn)則（陸教授命名）規(guī)定：變形準(zhǔn)則按照總應(yīng)變小于5%。強(qiáng)度準(zhǔn)則按照ASME的總體準(zhǔn)則，載荷抗力系數(shù)取2.4時(shí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算收斂。

安定性要求當(dāng)結(jié)構(gòu)的彈性名義應(yīng)力小于等于兩倍屈服極限，即：σ≤ 2σs

如果結(jié)構(gòu)在載荷、溫度等反復(fù)變化的過程中，只是在最初的循環(huán)過程出現(xiàn)一定的塑性變形，而在以后的各次循環(huán)中不再出現(xiàn)新的塑性變形，也無塑性變形的積累，這時(shí)就稱結(jié)構(gòu)是安定的。

因此，當(dāng)ANSYS 分析移動(dòng)式壓力容器的C3類罐式集裝箱的堆碼試驗(yàn)（頂部四個(gè)角件分別施加848000N）時(shí)，一般采取梁殼單元建立模型，分析結(jié)果直接給出了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變，無需線性化處理?？蚣艿淖畲罂倯?yīng)力值可以大于材料的屈服強(qiáng)度，但一般小于兩倍的屈服強(qiáng)度，此時(shí)結(jié)構(gòu)是安定的。

當(dāng)材料進(jìn)入屈服階段后，失效模式與應(yīng)變的相關(guān)性較大，用應(yīng)變作為判據(jù)更合適。因此，可以采用輸入材料的屈服極限，采用小變形理論，線彈性理想塑性材料本構(gòu)關(guān)系，Mises屈服極限及相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)準(zhǔn)則，對堆碼試驗(yàn)工況進(jìn)行分析，對分析結(jié)果中的框架查看mises當(dāng)量塑性應(yīng)變，要求當(dāng)量塑性應(yīng)變的最大值＜1%，按照1%來評定，結(jié)果偏保守。則可認(rèn)為結(jié)構(gòu)安定到彈性行為。

按照彈性分析（胡克定律）的框架結(jié)果為494.98Mpa（大于Q345E材料的屈服強(qiáng)度345Mpa,小于兩倍屈服強(qiáng)度）。如圖19所示。

按照非彈性分析，采用理想彈塑性材料模型，分析結(jié)果的當(dāng)量塑性應(yīng)變?yōu)?.00323，小于1%。合格。如圖20所示。

圖19：框架堆碼試驗(yàn)時(shí)的Von-Mises等效應(yīng)力云圖

圖20：框架堆碼試驗(yàn)時(shí)的當(dāng)量塑性應(yīng)變云圖

應(yīng)變評定方法還可以包括其他非受壓元件的評定。諸如下面的試壓平蓋，在平蓋上端加固井字形鋼板，其應(yīng)力云圖如圖21和圖22所示。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力為548MPa，超過屈服345MPa。查看塑性應(yīng)變?yōu)?.0087，小于1%，評定合格。如圖23所示。詳見附件4----試壓平蓋命令流。