第4章-1、2节-lin.ppt

塑性失效设计准则认为，只有当器壁整个厚度范围全部屈服时，容器才算失效。 P：设计压力 (二)塑性失效设计准则 理想弹塑性材料，内压厚壁圆筒 ——设计压力 ——全屈服压力 ——全屈服安全系数 弹性失效准则与塑性失效准则的对比 (三) 爆破失效设计准则 ——压力容器一般具有应变硬化现象 爆破压力大于全屈服压力 ——容器爆破作为失效判据 爆破失效设计准则： (四)弹塑性失效设计准则 又称为安定性准则，认为载荷变化范围达到安定载荷，容器就失效。 与安定和不安定的临界状态所对应的载荷变化范围称为安定载荷。 应用场合：适用于各种载荷 不按同一比例递增、 载荷大小反复变化 的场合。 容器内少量的局部塑性变形 容器承受稍大于初始屈服载荷的载荷 安定状态 残余应力场 应力叠加后小于屈服点，保持弹性行为，无新塑性变形 载荷反复作用时，不产生新的塑性变形，处于“安定”状态 若容器所受的载荷较小 初始屈服载荷—— 最大应力点进入塑性相对应 的载荷。 “安定”状态 卸载时的残余应力超过屈服点导致反向屈服， 或加载时的应力和残余应力之和 大于屈服点导致塑性变形累积 丧失安定 载荷继续增大 工程上: 由于超过安定载荷后容器并不立即破坏， 安定载荷的安全系数＝1.0， 最大载荷变化范围 安定载荷。 安定 载荷 （五）疲劳失效设计准则 1、我国“按规则设计”都是按照静载荷的条件来考虑的。按低周疲劳设计曲线确定容器的许用循环次数，只要所需的循环次数大于容器的许用循环次数，容器就会发生失效。 低周疲劳——每次循环中材料都将产生一定的塑性应变，疲劳破坏时的循环次数较低，一般在105次以下。 低周疲劳设计曲线——由试验及理论得，虚拟应力幅与许用循环次数之间的关系曲线。 疲劳失效设计准则——最大虚拟应力幅按低周疲劳设计曲线所确 定的许用循环次数大于容器所需的循环次 数，容器就不会发生疲 劳失效。 （五）疲劳失效设计准则 2、根据断裂力学理论建立的另一准则——带裂纹的压力容器疲劳设计准则，即按照疲劳裂纹扩展与断裂的规律对循环载荷作用下的容器作出安全评定。 (六)蠕变失效和应力松弛失效设计准则 只要容器的应力超过蠕变极限和持久强度确定的许用应力，则容器就失效。这就是蠕变失效设计准则。 如密封紧固件在拉伸应力状态其总应变量不变，在高温下弹性应变转化为塑性应变的过程，因而引起紧固件中弹性应力下降而导致密封失效的现象，则称为应力松弛。 将应力限制在由蠕变极限和持久强度确定的许用应力以内。 (七) 脆性断裂失效设计准则 属于断裂力学研究的范畴认为材料中存在缺陷，研究缺陷在载荷和环境作用下的破坏规律。 断裂力学应用——（1）指导压力容器的选材和设计 （2）在役压力容器的安全评定 防止容器发生脆性破坏： （1）材料——根据受压元件的厚度、应力水平、最低金属 温度、载荷性质、介质对材料韧性的影响等因素，提出材料夏比V缺口冲击功或断裂韧性 验收指标。 （2）缺陷——尽量减少焊接接头；提高无损检测技术。 （3）设计——由无损检测水平—假设高应力区存在裂纹— 利用断裂方法—裂纹安全性评估—确保容器 不发生低应力脆性破坏。 （1）破损安全设计——假设裂纹存在时，结构还能承受 工作载荷——容器裂纹容限问题。 （2）未爆先漏设计——材料具有足够韧性，快速断裂前， 裂纹已穿透壁厚，导致泄漏发生， 可避免突发快速断裂，减少损失。 脆性断裂失效设计准则—— 说明：假设裂纹，真实裂纹（漏检或在使用中产生） 三、刚度失效设计准则 在载荷作用下，要求构件的弹性位移和转角不超过规定的数值。所以设计准则为： 四、稳定失效设计准则 主要是受外压的容器应防止失稳发生。 以及由弯矩或弯矩和压力共同引起的轴向压缩，压应力小于轴向临界应力。 五、泄漏失效设计准则 主要以密封装置中介质的泄漏量不允许超过允许的泄漏量（有规定）。 * CHAPTER Ⅳ Design of Pressure Vessel 教学重点 常规设计 设计参数的确定 密封设计 等面积补强 教学难点 等面积补强 应力分类 第一节 概述 分析设计方法——不同失效形式 压力容器发展趋势 大型化 选用高强度材料 高参数 本章着 重介绍 压力容器的设计思想 常规