压力容器分析设计方法与工程应用

第一篇概述篇第1章绪论1.1国际压力容器规范的进步1.1.1欧盟EN134451.1.2美国ASME Ⅷ21.2国内规范修订方向1.3计算机辅助工程的发展1.4分析设计发展趋势 第2章分析设计方法概要2.1分析设计的基本概念2.1.1应力强度2.1.2总体结构不连续2.1.3局部结构不连续2.1.4法向应力2.1.5切应力2.1.6薄膜应力2.1.7弯曲应力2.1.8热应力2.1.9运行循环2.1.10应变循环2.1.11疲劳强度减弱系数2.1.12自由端位移2.1.13蠕变2.1.14塑性2.1.15塑性分析2.1.16棘轮效应2.1.17安定性2.1.18应力应变曲线2.2压力容器的失效模式2.3分析设计考虑的失效模式2.4弹性分析与应力分类法概要2.4.1一次应力2.4.2一次总体薄膜应力2.4.3一次局部薄膜应力2.4.4一次弯曲应力2.4.5二次应力2.4.6峰值应力2.4.7总应力2.4.8应力分类2.4.9应力评定2.4.10应力分类及应力强度极限值2.4.11应力强度极限值的依据2.4.12应力分类遇到的问题2.5弹塑性分析设计法概述2.6小结第二篇理论篇第3章梁的弯曲3.1纯弯曲3.1.1横截面上的应力3.1.2纯弯曲和横力弯曲的概念3.2弯曲正应力3.2.1几何方面3.2.2物理方面3.2.3静力学关系3.2.4轴惯性矩3.3强度条件3.4纯弯矩作用下单位宽度矩形截面梁3.5拉伸和弯矩同时作用下矩形截面梁3.6截面形状系数3.7小结 第4章弹性力学基础4.1弹性力学基本假设4.1.1连续性假设4.1.2完全弹性假设4.1.3均匀性假设4.1.4各向同性假设4.1.5小位移和小变形的假设4.1.6引入基本假设后的变化4.2弹性力学基本概念4.2.1外力4.2.2内力与应力4.2.3一点的应力状态4.2.4形变4.2.5位移4.2.6小结4.3弹性力学基本方程4.3.1平衡微分方程4.3.2几何方程4.3.3物理方程4.4边界条件4.4.1给定位移的边界4.4.2给定力的边界4.4.3混合边界条件4.5结构的对称性4.6弹性力学的一般定理4.6.1解的唯一性定理4.6.2解的叠加定理4.6.3虚位移原理4.6.4最小势能原理4.6.5外力功的互等定理4.6.6圣维南原理4.7热应力4.7.1计算热应力的必要参数4.7.2热应力的特点4.7.3热应力实例4.8讨论4.9小结 第5章塑性力学基础5.1概述5.2塑性力学基本假设5.3变形路径对塑性变形和极限载荷的影响5.4屈服条件5.4.1屈服条件的概念5.4.2特雷斯卡屈服条件5.4.3米泽斯屈服条件5.4.4两种屈服条件的优缺点5.5强化模型与加载条件5.6小结 第6章有限元法基础6.1基本方程的矩阵表示6.2基本原理6.3单元的位移模式和解的收敛性6.4单元的应变矩阵和应力矩阵6.5单元介绍6.5.1三维实体单元6.5.2轴对称单元6.5.3薄壳单元6.5.4划分单元注意事项6.6小结第三篇规范篇第7章塑性垮塌的评定7.1弹性应力分析方法7.1.1弹性应力分析步骤7.1.2应力线性化7.1.3应力分类的指导原则7.1.4载荷组合系数7.1.5接管应力评定7.2非弹性分析方法7.2.1极限载荷设计的概念7.2.2ASME极限载荷分析法7.2.3ASME弹塑性应力分析法7.2.4JB 4732中的非弹性分析7.3小结 第8章局部失效的评定8.1弹性分析法8.2弹塑性分析法8.2.1评定步骤8.2.2累积损伤8.3小结 第9章屈曲的评定9.1屈曲的定义9.2屈曲评定的三种方法9.3设计系数9.4小结 第10章疲劳10.1疲劳分析免除10.1.1疲劳分析免除准则10.1.2疲劳分析免除的原理10.2疲劳曲线10.3三种疲劳评定方法简介10.3.1弹性疲劳分析法10.3.2弹塑性疲劳分析法10.3.3等效结构应力法10.4小结 第11章棘轮的评定11.1安定与棘轮的概念11.2弹性分析法11.2.1弹性安定的原理11.2.2弹性分析法的评定11.2.3简化的弹塑性分析法11.2.4热应力棘轮评定11.3热应力棘轮评定方法修订的解读11.3.1ASME Ⅷ2（2013版）中的修订11.3.2原评定方法的制定依据11.3.3布里法的不足11.3.4考虑热薄膜和弯曲应力的棘轮边界11.3.5ASME Ⅷ2（2013版）修订时的考虑11.3.6修订要点小结11.4弹塑性分析法11.4.1弹塑性分析法的评定11.4.2弹性核11.5评定方法的回顾11.5.1弹性方法11.5.2弹塑性方法11.6小结 第12章蠕变疲劳的评定12.1蠕变疲劳的概念12.1.1蠕变12.1.2疲劳12.1.3蠕变疲劳12.1.4韧性12.1.5安定性12.2蠕变疲劳设计的理论基础12.2.1蠕变疲劳的试验方法12.2.2常用的蠕变疲劳设计方法12.3核电行业中的蠕变疲劳工程设计方法12.3.1ASME ⅢNH12.3.2R5规程12.3.3RCCMR12.4化工行业中的蠕变疲劳工程设计方法12.4.1API 57912.4.2ASME规范案例260512.5小结第四篇实例篇第13章基于子模型技术的斜接管应力分析实例13.1设计条件13.2几何模型13.3网格划分13.4加载求解13.5子模型技术13.5.1创建子模型13.5.2修改几何模型13.5.3重新划分网格13.5.4重新设置边界条件13.5.5求解并查看结果13.6小结 第14章球罐分析实例14.1GB 12337—2014要点简介14.2载荷分析14.3载荷工况组合14.4边界条件14.4.1压力载荷14.4.2自重载荷14.4.3风载荷14.4.4地震载荷14.4.5位移边界14.5应力评定14.6丙烯球罐的整体分析14.6.1设计条件14.6.2几何模型14.6.3网格划分14.6.4载荷条件14.6.5求解计算14.6.6应力评定14.7小结 第15章疲劳设备分析实例15.1概述15.2设计条件15.3结构分析15.4应力计算结果15.5应力强度评定15.6最大应力点疲劳评定15.7结论15.8小结 第16章高压容器局部结构分析实例16.1简介16.2设计条件16.3结构分析16.4应力分析计算16.4.1筒体与接管的模型16.4.2顶部平盖模型16.5应力强度评定16.6结论16.7小结 第17章塔器风载荷时程分析实例17.1塔器的受载特点17.2自振特性17.2.1概念介绍17.2.2乙烯塔固有频率和振型计算17.3风载荷时程分析17.3.1风的特性与简化17.3.2脉动风荷载时程17.3.3顺风向的风振响应分析17.4小结 第18章裙座热应力分析实例18.1裙座热应力概述18.2裙座热应力分析18.2.1设计条件及结构参数18.2.2温度场分析18.2.3热应力和机械应力分析18.3小结 第19章高压换热器强度分析实例19.1设计条件及结构参数19.2换热器有限元模型19.2.1几何模型19.2.2网格划分19.2.3边界条件19.2.4求解19.3小结第20章设备抗震分析实例20.1抗震分析的相关概念20.1.1振子模型20.1.2反应谱20.1.3标准反应谱20.1.4楼层反应谱的生成20.2抗震分析四种理论20.2.1静力理论20.2.2动力理论20.2.3反应谱理论20.2.4时间历程响应20.3模型的选取20.4解耦条件20.5载荷组合20.6折减系数20.7许用限值20.8大型气化炉地震响应的时程分析20.8.1设计条件20.8.2几何模型20.8.3边界条件20.8.4求解20.8.5结论20.9小结 第21章储罐罐顶的屈曲分析实例21.1罐顶失稳原因21.1.1罐顶外载荷的分析21.1.2施工原因21.2球面网壳形式21.3有限元分析的依据21.3.1有限元分析一般要求21.3.2网壳的稳定性分析21.4带施工缺陷的罐顶屈曲分析21.4.1设计条件21.4.2分析要求简析21.4.3几何模型21.4.4载荷条件21.4.5模型计算假定21.4.6线性屈曲分析与初始缺陷施加21.4.7非线性分析21.5小结 第22章基于弹性核准则的棘轮评定实例22.1几何尺寸22.2模型和分析方法22.3边界条件22.4分析结果22.5小结 第23章ASME Code Case 2605蠕变疲劳分析实例23.1设计条件23.2最大一次静载下的强度校核23.3蠕变疲劳的安定性校核23.4稳态蠕变寿命计算23.5蠕变疲劳寿命计算23.6小结第五篇软件篇第24章ANSYS Workbench平台24.1添加材料24.2几何建模24.3接触类型24.4网格划分24.5分析设置24.5.1Step Controls24.5.2Solver Controls24.5.3Anglysis Data Management24.6载荷与约束24.7模型求解24.8后处理24.8.1结果查看24.8.2应力精度的原理24.8.3各种应力结果的含义24.9小结 参考文献