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第 50 卷第 3 期 t I 画画与 E 噩 Vo l. 50 No.3 2013 年6 月 PROCESS EQUIPMENT PIPING Jun. 2013 ·缉扫毒· 国外承压设备棘轮变形设计规范介绍 陈小挥， 融旭 (天津大学化工学院，天津 3仪)()72) 摘 要:抹轮效应是指金属材料或结构承受一个一次载荷并叠加循环载待时所产生的渐进变形，是在应力控制 循环加载下二次变形的累积。为了避免承压设备的棘轮变形，国内外标准中均有防止棘轮变形的设计规定。 文章 简单介绍国外承压设计规范防止棘轮变形的分析方法，并对不同规范中的分析方法进行对比。 关键词:棘轮效应:渐进变形:防止棘轮变形 中图分类号: TQ 050.2: TH 12 文献标i只码:A 文章编号: 1ω9-3281(2013)03心∞1 -∞5 压力容器和管道等承压设备广泛应用于核工业、 所产生的总应力比材料的屈服强度低。 电子工业和化工行业，其承受内部介质的压力及热 ( 2) 弹性安定:在最初的几次循环中，累积的 塑性变形趋于稳定，结构在后续载荷作用下产生弹性 膨胀和阀门开关所产生的振动而引起的弯曲载荷等。 响应，即弹性安定。 在这些载荷作用下，承压设备通常会发生塑形应变累 (3)塑性安定( 交变塑性):在反复载荷作用若 积，即棘轮效应。棘轮效应将缩减材料或结构的疲劳 干次后，累积塑性变形反复，形成稳定的交变塑性， 寿命，严重影响承压设备的安全可靠性。为了防止材 即塑性安定。 料或结构的棘轮效应， 国外相关设计标准中已要求 对结构或构件的棘轮效应进行分析，如ASME Code (4) 棘轮效应: 结构在反复载荷作用下，累积 Section 111(11 、德国规范KTA(21 的塑性变形不断增加，并最终导致结构破坏，及棘轮 、法国规范欧盟标准 EN 13445(3) , RCC-MR(付和 R5 规范(SI 等。本文简单 效应。 ( 5) 垮塌:恒定载荷足够高， 结构发生无限制 介绍国外承压设计规范防止棘轮变形的分析方法，并 的塑性流动， 最终致使结构丧失服役能力，即垮塌。 对不同规范进行对比。 1 棘轮效应 1 Bree(6-1 根据理想弹塑性模型，对承受循环载荷 作用的内压圆筒进行弹塑性应变分析，最早得到了内 CoII叩由 压圆筒热棘轮效应的载荷分区图 (Br臼 Diagram)， 如 图 l 所示。因中横坐标为机械应力 Aσm础与屈服强度 巧的比值，纵坐标为热应力 σ由与屈服强度σy 的比值。 而后基于理想弹塑性模型的有限元分析证实了 Bree 图的有效性(8.9( ， ASME标准、德国的 KTA 规范引入 4σ_，，;σ， 了基于Bree 图的棘轮边界。从图 l 中可以看出，棘