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圣泰储罐|压力容器的应力分析设计法基本概念

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先以薄壁容器为例说明压力容器的常规设计方法。在静载荷的作用下,以组成容器的各种壳体为部件(如筒体和封头),以壳体中的薄膜应力为基本依据,分别按部件进行设计;而对容器部件边缘或零部件间非连续部位的局部应力,均未作详细分析,只是通过限制零部件结构的某些相关尺寸,或用各种系数计入算式予以控制,并与薄膜应力取统一的强度判据。

由此可见,常规设计方法并未对容器各部分的应力作出确切的数值分析,且对不同性质的应力取同一强度判据进行限制,尤其是只考虑容器的静载荷而未计及载荷的交变性质,因而不能确切地反映不同性质的应力对容器失效所引起的不同影响,更无法计算容器的抗疲劳寿命。显然,这种方法是不尽精确和合理的。

由于现代实验技术与弹塑性理论的发展,采用电测、光弹测量、电子计算机等工具,有可能对压力容器各部件中的应力及应变作出详尽的测量与计算;而应力分析设计方法则是对这些应力进行评价、分类,根据各类应力对容器强度影响的程度,分别采用不同的强度判据,使容器既能安全可靠地工作,又能充分地发挥材料的潜力。

对容器进行详细的应力分析,并将应力进行分类,对各类应力采用不同的限制,这就是应力分析设计方法的基本思想。

必须指出,虽然常规设计存在一些不足,但方法简便易行,且有长期的使用经验,目前仍为各国压力容器规范所采用。相对而言,分析设计的计算量大,且对容器的选材、结构、制造、检验以及操作运行条件都有更加严格的要求。所以,对于在温度变化小、载荷循环次数低,在一般条件下工作的容器,仍然采用常规方法设计。两种设计方法各有其特点,不能互相取代。