【国家标准】ASME外压设计新方法探讨

设 计 计 算 设 计 新 方 法 探 讨包 士 毅 ,高 增 梁 ,陈 冰 冰 ,张 康 达(浙 江 工 业 大 学 化 工 机 械 设 计 研 究 所 ,浙 江 杭 州 310032)摘 要 :对 2007版 - 2提 出 的 外 压 元 件 设 计 新 方 法 从 适 用 范 围 、 载 荷 情 况 、 许 用 压 缩 应 力与 设 计 系 数 、 材 料 性 能 和 加 强 圈 设 计 等 5个 方 面 进 行 了 简 要 分 析 。 进 而 讨 论 了 为 消 化 吸 收 这 一 新方 法 需 要 进 一 步 开 展 的 工 作 。关 键 词 :外 压 壳 体 ;许 用 压 缩 应 力 ;加 强 圈 设 计中 图 分 类 号 : 2 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1001 - 4837 (2009) 10 - 0021 - 0310. 3969 / j. 1001 - 4837. 2009. 10. 005D l - 2h i - y i, b of p - 2 (2007) is as p of p p of 前 言新 版 - 2 压 力 容 器 建 造 另 一 规 则 1 于 2007年 7月 1日 发 布 应 用 ,由 于 是 1968年 第 一版 颁 布 以 来 的 一 次 重 大 改 写 ,受 到 了 业 内 广 泛 关注 2, 3 。 其 主 要 特 点 主 要 体 现 在 以 下 几 点 4 :(1)将 许 用 应 力 中 强 度 极 限 的 安 全 系 数 由 3. 0降 至 2. 4,与 欧 盟 3445标 准 相 同 ;(2)将 规 则 设 计 与 分 析 设 计 并 列 ,按 分 析 设 计部 分 由 原 采 用 第 三 强 度 理 论 改 为 第 四 强 度 理 论 ;(3)考 虑 了 4种 失 效 模 式 :整 体 塑 性 垮 塌 失 效 、局 部 失 效 、 失 稳 垮 塌 失 效 、 循 环 载 荷 引 起 的 失 效 ,包括 疲 劳 和 棘 轮 ;(4)把 数 值 分 析 方 法 全 面 引 入 分 析 设 计 规 范 。除 此 之 外 , 2007版 - 2根 据 06公 报 5 、 43公 报 6 和 286- 1 7 对 外 压 元 件 设 计 部 分 进 行 全 部 修 改 ,采 用 了对 圆 筒 、 锥 壳 、 球 壳 和 凸 形 封 头 以 许 用 压 缩 应 力 的 形式 进 行 设 计 的 规 则 。 文 中 就 2007版 - 2中 外 压 元 件 设 计 方 法 的 主 要 变 化 进 行 讨 论 。2 - 2外 压 壳 体 设 计 新 方 法 的 特 点122. 1 适 用 范 围2007版 - 2中 外 压 壳 体 设 计 公 式 适 用于 t 2000的 外 压 元 件 ,较 旧 版 - 2只适 用 于 t 1000的 情 况 ,扩 大 了 薄 壁 的 使 用 范围 。 当 t 2000时 外 压 元 件 则 按 第 5篇 按分 析 设 计 方 法 进 行 设 计 。针 对 t 2000时 ,可 以 按 第 5篇 按 分 析设 计 方 法 进 行 设 计 。 同 时 ,对 于 仅 受 外 压 时 圆 柱 壳加 强 圈 设 计 中 引 入 了 大 、 小 加 强 圈 设 计 的 概 念 和 原则 。此 外 , 286 - 1不 仅 仅 是 针 对 - 2,同 样 适 用 于 - 1,可 以 预 见 外 压 壳 体设 计 新 方 法 将 推 广 到 - 1中 。 为 了 能 更 好地 掌 握 外 压 壳 体 设 计 新 方 法 和 进 一 (下 转 第 40页 )32第 26卷 第 10期 压 力 容 器 总 第 203期120. 1中 把 任 何 壳 体 或 封 头 在 接 管 附 近 (注 意 ,指 附近 而 非 补 强 区 内 )由 外 部 载 荷 或 力 矩 或 内 压 引 起 的弯 曲 应 力 定 为 Q ,就 是 指 这 些 二 次 弯 曲 应 力 。最 后 讨 论 为 什 么 用 1. 5 控 制 补 强 区 内 的 一次 薄 膜 加 弯 曲 应 力 会 明 显 保 守 。 众 所 周 知 , 1. 5 对 矩 形 截 面 承 弯 梁 导 出 的 。 由 图 3可 以 看 到 ,补 强 区 内 的 斜 弯 曲 基 本 上 是 由 三 角 形 截 面 来 承 担的 。 霍 奇 在 文 献 13 中 给 出 ,三 角 形 截 面 梁 的 塑 性极 限 弯 矩 和 弹 性 极 限 弯 矩 之 比 (称 承 载 潜 力 系 数 )是 2. 34而 非 1. 5,因 而 取 1. 5 保 守 了 。 由 于 补强 区 与 筒 体 和 接 管 相 联 接 ,开 孔 接 管 问 题 的 承 载 潜力 系 数 实 际 有 多 大 ,还 需 通 过 大 量 计 算 和 试 验 来 确定 。4 结 语文 中 重 点 讨 论 了 当 今 压 力 容 器 分 析 设 计 的 主 流方 法 应 力 分 类 法 的 最 新 进 展 。 关 于 扩 充 的 弹 塑 性 分 析 方 法 和 疲 劳 分 析 方 法 的 进 展 与 讨论 将 在 今 后 陆 续 给 出 。参 考 文 献 : 1 2007 V A S. , 2007. 2 3445: 2002 ( E) : S. 14, 2002. 3 苏 文 献 ,郑 津 洋 ,陈 志 平 . 欧 盟 压 力 容 器 分 析 设 计 标 准简 介 J . 压 力 容 器 , 2002, 19 (7) : 1 - 3, 34. 4 丁 伯 民 . 对 欧 盟 标 准 3445基 于 应 力 分 类 法 分 析设 计 的 理 解 兼 谈 和 - 2的 区 别 和 联 系 J . 压 力 容 器 , 2007, 24 (1) : 12 - 18. 5 陆 明 万 . 分 析 设 计 的 直 接 方 法 J . 压 力 容 器 , 2007, 24(2) : 30 - 34. 6 陈 登 丰 . 改 写 版 - 2 - 2007概 况 J . 化 工 设备 与 管 道 , 2007, 44 (4) : 1 - 8. 7 陆 明 万 ,寿 比 南 . 新 一 代 的 压 力 容 器 分 析 设 计 规范 - 2 2007简 介 J . 压 力 容 器 , 2007, 24(9) : 42 - 47, 61. 8 丁 伯 民 . 对 分 析 设 计 方 法 发 展 的 回 顾 和 分 析 J . 压 力容 器 , 2008, 25 (9) : 15 - 19. 9 732 1995,钢 制 压 力 容 器 分 析 设 计 标 准 S. 10 732 1995,钢 制 压 力 容 器 分 析 设 计 标 准 ,标准 释 义 ,第 12章 S. 11 M. W. Y. J. G. L i. pp J 2000, 122 (1) : 2 - 8. 12 陆 明 万 ,桑 如 苞 ,丁 利 伟 ,等 . 压 力 容 器 圆 筒 大 开 孔 补强 计 算 方 法 J . 压 力 容 器 , 2009, 26 (3) : 10 - 15. 13 P. . 结 构 的 塑 性 分 析 M . 北 京 :科 学 出 版 社 , 日 期 : 2009 - 05 - 21作 者 简 介 :陆 明 万 (1939 - ) ,男 ,博 士 ,教 授 (博 导 ) ,从 事 固体 力 学 、 计 算 力 学 、 压 力 容 器 分 析 设 计 等 的 研 究 与 教 学 ,通 讯地 址 : 100084北 京 清 华 大 学 航 天 航 空 学 院 。(上 接 第 23页 )步 发 展 我 国 的 压 力 容 器 设 计 标 准 ,需 要 进 一 步 开 展 相 关 的 研 究 工 作 。参 考 文 献 : 1 D , A S. 2007. 2 陈 登 丰 . 改 写 版 - 2 - 2007概 况 J . 化 工设 备 与 管 道 , 2007, (4) : 1 - 8. 3 陆 明 万 , 寿 比 南 . 新 一 代 的 压 力 容 器 分 析 设 计 规范 - 2 - 2007简 介 J . 压 力 容 器 , 2007, 24(9) : 45 - 47. 4 黄 正 林 , 丁 伯 民 . 计 及 各 种 载 荷 时 的 外 压 元 件 设计 新 版 (2007) 2介 绍 J . 化 工 设备 与 管 道 , 2007, (5) : 1 - 5. 5 M D . J . 1995. 6 M D. n D J . 62, 2001. 7 286 - 1, A , D S. 8 筒 锥 组 合 外 压 容 器 的 有 限 元 失 稳 分 析 C . 日 期 : 2009 - 05 - 2904 压 力 容 器 应 力 分 析 设 计 方 法 的 进 展 和 评 述 009谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅读！谢谢阅读谢谢阅