ASME Ⅷ-2中基于弹-塑性应力分析和当量应变的压力容器疲劳评定方法.pdfVIP

NO．1 第50卷第1期 化工设置与管遵 Vbl．50 2013年2月 PROCESS Feb．2013 EQUIPMENTPIPING ASMEⅥ11．2中基于弹．塑性应力分析和当量应变的 压力容器疲劳评定方法 沈望，王新芳 (惠生工程(中国)有限公司，上海201203) 摘要：基于弹．塑性应力分析和当量应变的压力容器疲劳评定方法是新版ASMEⅧ．2提供的三种疲劳评 定方法之一。在用有限元法实施时，规范提供了两条途径：逐一分析法和两倍屈服法。介绍了基于弹一塑 性应力分析疲劳评定方法的基本原理，讨论了逐一分析法和两倍屈服法之间的区别联系、优势局限及对 有限元分析软件的不同要求，并简述多轴应力应变条件下如何获得用于疲劳分析的交变当量应力。 关键词：疲劳评定；弹一塑性应力分析；压力容器：ASME 49 050．2；TH 文献标识码：A 中图分类号：TQ 文章编号：1009—3281(2013)Ol一0016-004 目前，国际上压力容器疲劳评定方法主要源于 化及材料性能的改变也在同时发生，所以循环的初 两大标准，即美国的ASMEⅧ一2[1。31(下文有时简称规始阶段应力一应变范围是变化的。经过一次或数次 范)和欧盟的EN13445【4。j。2002年EN13445【31颁布，的循环后，应力．应变逐渐稳定，结构趋于安定， 给出了两种疲劳设计方法，即EN13445．3【3’41第17章即不会发生渐增性的塑性变形，局部塑性区域被周 的疲劳寿命简化评定法和第18章的疲劳寿命详细评 围的弹性区域包围，整个结构呈现弹性响应。结构 定法。后者针对焊接件和非焊接件分别给出了评定方 安定是进行疲劳分析的前提。经过最初数次载荷循 法。2007年，ASMEⅧ．2川进行了大幅度改写后颁布，环后，局部塑性区经历稳定的应力一应变循环，即 针对疲劳失效提出了三种评定方法：A法为基于弹性 应力应变曲线呈现稳定的滞后回线。疲劳裂纹的萌 应力分析和当量应力的评定方法；B法为基于弹一塑 生、扩展就发生在这些局部塑性区。以上是大部分 性应力分析和当量应变的评定方法；C法为基于弹性 压力容器部件疲劳形成的过程。 应力分析和结构应力的评定方法(下文简称A法、B 1．2 B法与A法的对比 法、C法)。国内多篇介绍ASMEⅧ．2[1]必威体育精装版进展的如1．1节所述，承受高应力的压力容器部件，其 文献[6-81对B法进行了简单介绍。本文试图从基本原局部总应力已远超过屈服极限，甚至一次加二次应力 理、疲劳曲线、材料曲线、循环载荷、实施方法、对 也超出了屈服极限。这种情况下，基于弹性应力分析 FEA软件的要求及对多轴应变的处理等方面对该法 的A法使用疲劳罚系数K。来考虑局部塑性应变集 进行较为全面的介绍和剖析。 中和应变重分布，但使用疋；往往得出过于保守的结 果，用基于弹．塑性应力分析的B法直接模拟高应力 1 概述 区的塑性应变及其重分布，可以得出更合理的结果， 即得到更长的疲劳寿命，避免了材料的浪费。 ASMEⅧ一2㈣中的B法可应用于任何可建模的 光滑的局部几何结构。同时适用于结构经过循环载荷 1．3有效应变范围的求取 后发生交变塑性的情况。 B法采用有效应变范围对压力容器部件的疲劳 1．1疲劳形成的过程