声发射检测习题集

1、声发射检测习题集第1章和第2章1什么是声发射材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式快速释放出应变能的现象。2什么是声发射检测技术用仪器检测，分析声发射信号并利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术。3金属材料中的声发射源有哪些金属塑性变形、断裂、相变、磁效应等。4声发射检测方法的特点 （1）动态无损检测方法（2）几乎不受材料的限制（3）可以长期，连续监测（4）易受噪声干扰（5）对缺陷进行定性分析5为什么要用其它无损检测方法对声发射源进行评价？常用的无损检测方法有哪些？答：声发射技术只能定性评价活动性声源，不能判断缺陷的尺寸和类型（裂纹、未熔合、未焊透、夹渣）。因此，应

2、采用其它无损检测方法对声发射源进行评价，常用的无损检测方法有射线、超声、磁粉、渗透、涡流等。6什么是弹性变形和塑性变形？材料或构件在外力作用下要改变原来的形状，当外力消除后能完全消失的变形叫做弹性变形，消失不了而残留下来的变形叫做残余变形或塑性变形。7凯塞效应，Kaiser effect在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平之前不出现可探测的声发射的现象。8费利西蒂效应（Felicity effect）在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平的情况下，出现可探测到的声发射的现象。9费利西蒂比费利西蒂效应出现时的应力与先前所加最大应力之比。10突发型声发射定性描

3、述分立声发射事件产生的分立的声发射信号。11连续型声发射定性描述快速声发射事件产生的持续的声发射信号。12试举出压力容器管道与构件的破裂模式延性破裂，脆性破裂、疲劳破裂、应力腐蚀破裂、压力冲击破裂、蠕变破裂等。13造成声波衰减的主要因素有哪些？扩散衰减散射衰减吸收衰减14声波在固体介质中的传播速度与哪些因素有关？钢中纵波、横波和表面波的波速有何近似关系？介质的弹性模量、密度、泊松比、波型 1.8：1：0.9纵波波速：横波波速：表面波波速15.声发射信号源一定是缺陷源。 16缺陷在受载状态下一定会产生声发射信号。 17压力容器水压试验声发射检测过程中，没有发现声发射信号，说明该容器不存在缺陷。

4、18如果声发射信号的幅度低于模拟声源信号幅度，则说明此声发射源不是缺陷源。 19加载速度快慢对声发射检测没有影响。 第3章和第4章声发射接收传感器的主要功能是：1 转变机械波为电信号 2 转变电量为声发射信号 3 声发射信号滤波 4 声发射信号放大主放大器中的输出信号是 1 数字信号 2 模拟信号 3 机械波 4 图像信号定义门槛值的参照基准为 1 传感器输出信号 2 主放大器输出信号 3 前放的输出信号 4 以上都不是定义信号幅度的参照基准为 1 传感器输出信号 2 主放大器输出信号 3 前放的输出信号 4 以上都不是如定义0dB为传感器输出信号1uv，信号幅度为40dB的声发射信号是 1

5、前放输出10mv 2 主放大器输出1v 3 传感器输出0.1mv 4 传感器输入信号1mv前置放大器是：1模拟电路 2数字电路 3 模数混合电路前置放大器的输入输出信号是：1 模拟信号 2 数字信号 3 输入模拟信号输出数字信号 4 输入数字信号输出模拟信号模拟声发射仪的特征是：1 振铃计数等声发射参数由硬件模拟电路产生 2振铃计数等声发射参数由硬件数字电路产生 3振铃计数等声发射参数由计算机软件计算产生 4上述2和3数字参数声发射仪的特征是：1 振铃计数等声发射参数由硬件模拟电路产生 2振铃计数等声发射参数由硬件数字电路产生 3振铃计数等声发射参数由计算机软件计算产生 4上述2和3全波形声发

6、射仪的特征是：1 振铃计数等声发射参数由硬件模拟电路产生 2振铃计数等声发射参数由硬件数字电路产生 3振铃计数等声发射参数由计算机软件计算产生 4上述2和3滤波器的功能是： 去除或抑制噪声信号 滤波器可设在：1 模拟电路 2 数字电路 3 软件 4 以上全部同轴屏蔽电缆适用于：1 100米以上的模拟信号传输 2 100米以下的模拟信号传输 3 100米以上数字信号传输 4 100米以下数字信号传输光导纤维电缆适用于：1 100米以上的模拟信号传输 2 100米以下的模拟信号传输 3 100米以上数字信号传输 4 100米以下数字信号传输什么是波导及其功能： 要点：金属棒、金属管、高温等时差定位

7、的仪器特征：1 多通道 2 单通道 3 精确信号到达时间测量 4 精确信号幅度测量 5 1和3 计算题：某声发射系统前放放大为40dB，主放大为40dB，门槛设在主放大器输出端，问如测得某信号幅度为60dB（定义0dB为传感器输出信号1uv），前放输出电压为多少伏？主放大器输出为多少伏？如判定该信号为噪声信号希望用门槛设置去除，门槛电压至少应为多少伏？（100毫伏，10伏，10伏）第5章、第6章和第7章1. 正确的系统时间的设置（如HDT）对于有效的数据采集是非常重要的。（）2. 排除噪声的最好方法是消除噪声源。（）3. 声发射信号的事后分析不可以采用数据过滤进行处理，否则会失掉数据的真实性。

8、（）4. 声发射信号的小波分析方法是波形特征参数分析方法的一种。（）5. 缺陷尺寸越大，声发射信号幅度越大。（）6. 声发射检测的主要目的就是要找出声发射源。（）7. 声发射源的活度是指源的事件数随加压过程或时间变化的程度。（）8. 声发射源的强度是指源的所有事件的平均幅度。（）9. 振铃计数是指声发射信号超过预置阈值的次数。（）10. 当声发射源区的声发射事件数随着升压或保压呈连续增加时，则该源具有强活性。（）11. 如果声发射源区的声发射事件数随着升压或保压呈间断增加时，则该源具有弱活性。（）12. 声发射源的综合等级划分是根据声发射源的活度级别或强度级别综合考滤来确定的。（）13. 声发

9、射源的强度是指声发射源所释放的平均弹性能。（）14. 声发射源的强度是用声发射信号幅度的大小来表示的。（）15. 采用波形记录方法，通过现场使用多通道声发射仪，对大型结构进行检测时可以将整台容器整个检测过程出现的声发射信号全部用波形记录下来并对信号进行实时处理。（）16. 声发射源的强度可分为高强度、中强度、弱强度三个级别。（）17. 声发射源的活度可分为强活性、活性、弱活性、非活性四个级别。（）18. 声发射源的综合等级可划分为六个等级。（）19. 声发射源的结果评定，实际上就是对发现的缺陷如何进行处理。（）20. 声发射检测所发现的声发射源均应采用常规无损检测方法进行复验。（）21. 缺陷

10、尺寸越大，声发射源的综合等级越严重。（）22. 缺陷尺寸越小，声发射源的活度越弱。（）23. 声发射源的强度越强，则缺陷的实际尺寸越大。（）24. 声发射源的评定是根据声发射源的综合等级和其他无损检测方法复验确定的缺陷严重性级别来确定的。（）25. 声发射检测记录和数据应至少保存7年。（）26. 声发射源的严重性可分为不严重、严重、很严重三个等级。（）27. 声发射源综合等级为F级的声发射缺陷源，其严重性应为很严重。（）28. 对声发射信号特征参数进行分析的常用经典方法包括参数随时间的变化分析、参数的分布分析、参数间的关联分析和模式识别。（）29. 检测过程中背景噪声大于所设定的阈值，如果影响

11、不大可以不做处理。（）30. 声发射检测中常见的噪声源是 D 。A 仪器内部的电噪声 B 外部工业干扰 C 天电干扰 D 以上全部31. 声发射仪产生的自激 A 。A 属于电噪声 B 属于机械噪声 C 不属于噪声范畴 D 天电干扰引起32. 容器内部的内件移动引起的声发射信号属于 B 。A 相关声发射信号 B 机械噪声信号 C A和B D 以上都不对33. 机械噪声的频率范围多数集中于 C 。A 20Hz以下 B 20kHz以下 C 100kHz以下 D 200kHz以下34. 噪声信号的类型为 C 。A 突发式 B 连续式 C A和B D 以上都不对35. 声发射检测时背景噪声的测量应在 A

12、 。A 加载检测前 B 加载检测中 C 加在检测后 D 可以不测36. 测量背景噪声的时间不少于 A 。A 5分钟 B 10分钟 C 15分钟 D 20分钟37. 常用的5个声发射信号特征参数有：振铃计数、能量、幅度、上升时间和 A 。A 平均信号电平 B 平均频率 C 时差 D 持续时间38. 对低于20kHz的噪声，可采用 B 进行抑制。A 门限设置 B 频带设置 C 时差设置 D 以上都可以39. 当采用谱分析的方法时，必须采用 D 采集和记录声发射信号。A 低频探头 B 高频探头 C 窄频带探头 D 宽频带探头40. A 包括的信息量更大。A 声发射波形记录 B 波形特征参数记录 C

13、实时记录 D 都可以41. 由 D 引起的声发射信号是相关的声发射信号。A 风雨 B 氧化皮剥落 C 容器内件活动 D 材质局部屈服42. 下列 B 属于声发射信号波形分析方法。A 幅度分布分析 B 人工神经网络模式识别分析 C 能量与持续时间的关联分析 D 以上都是43. 下列 C 属于声发射信号的波形特征参数分析方法。A 小波分析方法 B 现代谱分析方法 C 灰色关联分析 D 以上都不是44. 声发射源的强度可用 D 参数来表示。A 计数 B 能量 C 幅度 D 以上都是45. 声发射检测所发现的缺陷一般有 C 种处理方法。A 1 B 2 C 3 D 446. 下列声发射源综合等级为 D

14、的源必须采用常规无损检测方法进行复验。A A级 B B级 C C级 D D级47. 下列声发射源综合等级为 A 的源无须采用常规无损检测方法进行复验。A A级 B B级 C C级 D D级48. 采用其他无损检测方法复验确定的缺陷级别可分为 C 个级别。A 2 B 4 C 6 D 849. 声发射检测中常用的噪声排除基本方法有哪些？每种方法的适用范围？答：有5种排噪方法。幅度鉴别：排除低电平的内部噪声和外部干扰。频率鉴别：排除频带外的内部噪声和外部干扰。时间鉴别：排除较缓慢和叫快速的外部干扰。空间鉴别：排除检测区域以外的外部干扰。统计鉴别：排除随机分布的外部干扰。50. 声发射信号的采集和处理

15、分析方法可分为哪两大类？答：以存储和记录声发射信号的波形，对波形进行频谱分析的波形分析方法。以多个简化的波形特征参数来表示声发射信号的特征，然后对这些波形特征参数进行分析和处理的特征参数分析方法。声发射题库(6.1-6.5) 1.用模拟源校准检测灵敏度,可采用直径0.5mm,硬度为HB的铅笔芯折断信号作为模拟源。铅芯伸长量约为2.5mm,与表面夹角为30度左右。其响应幅度值应取三次以上响应平均值。( )2.铅笔芯折断点处出现声发射集中,但同时与折断点完全不同的地方也检出了多个重象事件,防止上述现象可采取什么方式:( 2 )1).采用较软较细的铅笔芯作模拟源;2).重新设置事件锁定时间;3)传感

16、器重新耦合;4).定位布点错误,重新布点;3. 声发射检测开始前的15分钟期间,测量背景噪声,用采集持续时间与振幅关联图观察,检出的背景噪声大部分的振幅在60dB以下,因而该声发射仪门槛设定参数为60dB。( )4 . 声发射传播衰减测量,只要在被检容器上测试即可,无其它要求。( )5. 某厂一在用氧气储罐最高工作压力为2.8Mpa,拟做AE检测,请画出AE检测所需的加载程序曲线,并注明保压时的采集时间。6. 某厂一高压蓄势器拟进行AE检测,因为该设备糸统加压能使压力瞬间上升,减少了外接加压设备的诸多不便,所以采用了系统加压的办法。( )7. AE检测时,升压速度每5分钟不应大于1Mpa。保压

17、时间一般应不小于10分钟。( )8 .由于仪器采用了去除噪声的门槛设定参数,故仪器可与水压机、电焊机共用插座。( )9 .压力容器声发射检测时采用的水压加载,不同于水压试验,对水质、水温不作要求。( )10. 新制造压力容器和在用压力容器检验,一般应进行两个加压循环过程,第二次加压循环最高试验压力P不应超过第一次加压循环的最高试验压力P ,建议P 为97 P 。( )11. 声发射检测加载过程中,以下哪些干扰影响检测: ( 全部 )1)介质注入容器; 2)加载速率过高; 3)机械振动; 4)电磁干扰;5)天气情况,如风、雨。 6)脚手架碰撞;7)泄漏; 8)12 .检测记录和声发射数据应至少保

18、存一个检验周期。( )13. 确定声发射检测所得到的有效声源在容器上的具体位置,只要根据仪器定位图上的传感器阵列及X、Y坐标来最终确定即可。( )14. 压力容器声发射检测时,传感器布置尽量避免放置在焊缝上。( )15. 某厂一盛装易燃介质的常温容器进行在线检测,其传感器耦合剂选用哪种为妥:( 4 )1)黄油 2)凡士林 3)真空脂 4)环氧树脂(不加固化剂)16. 某检测人员在分析定位数据时发现有些声源到达该传感器时间完全一致,据此将其判断为电或机械噪声,除去。( )17. 为什么传感器的标定以及衰减测量要在声发射检测条件相同的状态下进行。18. 压力容器声发射检测时,保留在容器内的脚手架用

19、材不宜选用哪种材料.( 2 )1)钢管 2)毛竹 3)树杆 4)都不宜19. 在线压力容器检验,一般试验压力不小于实际最大操作压力的1.1倍;当工艺要求压力达不到检验所要求的试验压力时,应在声发射检测前_2_将最高工作压力至少降低_7_,以满足检验时的加压循环需要。应尽量可能进行两次加压循环。1)15天 2)一个月 3)一周 4)二个月5)50% 6)25% 7)15% 8)10%答案 :17: 声发射传感器是复杂的多共振的电、机械振动糸统。在被检物体上安装传感器时,由于物体参与了频率特性的形成过程,因而使传感器频率特性起了很大变化。物体是振动系统的关键部分,这就决定了声发射传感器标定以及衰减

20、测量要在声发射检测条件相同的状态下进行的必要性。第8章名词解释：1、 什么是声发射？答：材料中由于能量从局部源快速释放而产生瞬态弹性波的一种现象。2、 什么是活度？答：声发射源的事件数随着加压过程或时间变化的程度。3、 什么是强度？答：声发射源的事件所释放的平均弹性能。问答题1、 根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定：检测开始前，应作好那些准备工作？答：A、现场勘察，找出所有可能出现的噪声源，如电磁干扰、振动、摩擦和流体流动等。应对这些噪声源设法予以排除。B、确定加压程序。C、建立声发射检测人员和加载人员的联络方式。D、确定换能器阵列。E、换能器应直接耦合

21、在容器或管道的表面或与容器或管道构成整体的波导杆上，并保证声耦合良好。F、设定检测条件。2、 用图示的方法说明声发射幅度、上升时间、计数、能量和持续时间参数。答：3、 请判定下述图形分别表示那种定位方法？ 答：区域定位、线定位、面定位。4、 请解释PDT、HDT和HLT英文缩写。答：峰值定义时间、撞击定义时间和撞击闭锁时间。计算题1、下列是实际检测中的声发射数据，材料为16MnR，试计算其强度等级（不计衰减特性）。ID DDD HH:MM:SS.mmmuuun CH RISE COUN ENER DURATION AMP * Gp# 1 9, 8, 7 x = 2483.3, y = 5629

22、.1 dT 46, 135* 1 0 00:02:20.2750725 9 200 359 237 8218 64 1 0 00:02:20.2796705 4 857 5 41 858 45 1 0 00:02:20.6304233 7 5 2 29 9 47* Gp# 1 5, 6, 4 x = 2052.5, y = 2596.5 dT 1, 3* 1 0 00:02:26.8762930 5 9 14 70 398 55 1 0 00:02:26.8879510 11 756 1 27 66 47 * Gp# 1 5, 6, 4 x = 2084.3, y = 2612.4 dT 16

23、, 20* 1 0 00:02:26.8987017 5 95 93 207 4153 56 1 0 00:02:26.9495527 9 63 19 55 920 53 1 0 00:02:35.2216100 9 1 231 218 8802 56* Gp# 1 5, 6, 4 x = 20666.6, y = 2638.1 dT 31, 40* 1 0 00:02:35.2136590 5 591 86 129 4010 50 1 0 00:02:35.2299680 10 1 33 42 452 53 1 0 00:02:35.2393173 4 2 31 73 2694 47* Gp

24、# 1 5, 6, 4 x = 2060.4, y = 2670.4 dT 36, 38* 1 0 00:02:35.2393173 5 2 31 73 2694 47 1 0 00:02:35.2525333 10 2 195 119 3369 55 1 0 00:02:35.2526643 9 1 383 118 3106 56* Gp# 1 5, 6, 4 x = 2071.7, y = 2645.5 dT 26, 33* 1 0 00:02:35.7923963 5 2 82 205 7401 53 1 0 00:02:35.8218637 6 1 164 435 18013 53 1

25、 0 00:02:35.8233750 4 525 5 39 656 47* Gp# 1 6, 5, 4 x = 2046.0, y = 3423.8 dT 2, 360* 1 0 00:02:50.6157300 6 362 25 117 3413 51 1 0 00:02:50.6358197 9 2 1052 696 29675 58答：弱强度。选择题1、 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定：换能器谐振频率范围推荐为：a、30100kHz b、1001MHz c、100400kHz d、100200kHz2、 GB/T18182-2000金属压力容器声

26、发射检测及结果评价方法中规定：通道灵敏度校准应在：a、在检测开始之前和结束之后应进行 b、在检测开始之前进行 c、在检测结束之后应进行 d、以上都不是3、根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定资料审查内容，以下那些内容不是资料审查内容：a、产品合格证、质量证明书、竣工图。 b、运行记录，开停车记录，有关运行参数，介质成份，载荷变化情况，以及运行中出现的异常情况等资料。 c、检验资料、历次检验报告和记录。 d、有关修理和改造的文件在检测开始之前和结束之后应进行。 e、确定加压程序。f、建立声发射检测人员和加载人员的联络方式。3、 根据GB/T18182-200

27、0金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定要求对每一个通道进行模拟源声发射幅度值响应校准每个通道响应的幅度值与所有通道的平均幅度值之差要求不大于-？a、4dB b、3 dB c、3 dB d、4 dB4、 判断下述有关衰减测量的说法中，那些属于GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法的规定？a、 如果已有检测条件相同的衰减特性数据，可不再进行衰减特性测量；b、 检测人员决定是否进行衰减特性测量；c、 如果已有检测条件相同的衰减特性数据，应进行衰减特性测量；d、 以上都对。5、 根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定，当声发射撞击数随

28、载荷或时间的增加呈快速增加时，下述哪种处理方法是正确的？a、 继续加载； b、 应及时停止加载，未查明原因，禁止继续加压；c、 查找原因，继续加压；d、 以上都对。6、根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定，升压速度一般不应大于-？a、0.1 MPa / min b、5MPa/ min c、1.5 MPa /min d、0.5MPa/min7、根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定，加载检测前，应进行背景噪声的测量，建议检测背景噪声的时间不少于-？a、15 min b、20 min c、10 min d、5 min5、 根

29、据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定，加压过程中，应注意下列哪些因素对检测结果不产生影响？a 介质注入容器或管道； b 加载速率过高；c 机械振动；d 电磁干扰；e 天气情况，如风、雨的干扰;f 泄漏;g 说话声。9、根据GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定，检测记录和声发射数据应至少保存-年？a、4年 b、5年 c、6年 d、7年是非题1、 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中规定了仅适用于钢制压力容器在压力试验时的声发射检测及结果评价方法。（错）2、 GB/T18182-2000金属压力容器

30、声发射检测及结果评价方法中关于声发射源的等级的划分，是先确定源的活度等级和强度等级，然后再确定源的综合等级。（对）3、 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中关于声发射源的活度的规定，如果源区的事件数随着升压或保压呈快速增加时，则认为该部位的源具有强活性。（对）4、 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中关于声发射源的活度的规定，如果源区的事件数随着升压或保压呈连续增加时，则认为该部位的源具有活性。（对）5、 GB/T18182-2000金属压力容器声发射检测及结果评价方法中关于声发射源检测结果的评定规定，A、B级声发射源不需要复验。（错

31、）顶端 Posted: 2008-01-18 09:29 | 14 楼 暮雨朝云 级别: 学徒工精华: 0发帖: 13威望: 0 点金钱: 100 机械币贡献值: 0 点在线时间:4(小时)注册时间:2008-01-18最后登录:2008-07-07 小 中 大 引用 推荐 编辑 只看 复制 招聘(广告)压力容器设计基础压 力 容 器 设 计 基 础一、基本概念 压力容器的设计，就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件，确定容器的结构型式，选择合适的材料，计算容器主要受压元件的尺寸，最后给出容器及其零部件的图纸，并提出相应的技术条件。正确完整的设计应达到保证完成工艺生产。正确完整的设计应达到

32、保证完成工艺生产，运行安全可靠，保证使用寿命、制造、检验、安装、操作及维修方便易行，经济合理等要求。压力容器设计中的关键问题是力学问题，即强度、刚度及稳定性问题。在本节中，主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。 所谓强度，就是结构在外载荷作用下，会不会因应力过大而发生破裂或由于过度性变形而丧失其功用。具体来讲，就是在外载荷作用下，容器结构内产生的应力不大于材料的许用应力值，即：Kt （1） 这个式子就是强度问题的基本表达式。压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行的。公式（1）中的左端项是结构内的应力，它是人们最为关心的问题。求解结构的应力状态，它们的大小，是一个十分复杂的问题，常用的方法有

33、解法（如弹性力学法、弹型性分析法等）、试验法（如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等）及数值解法（如有限元法、边界元法等）。应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力，然而，每一种结构的应力都有其特殊性，目前可求解的只是问题的绝大部分，仍有许多复杂结构的应力分析有等人们进一步探讨。求出结构内任一点的应力后，所遇到的问题就是怎样处理这些应力。一点的应力状态最多可含有6个应力分量，哪个应力起主要作用，这些应力对失效起什么作用，对它们如何控制才不致发生破坏，解决这一问题，就要选择相应的强度理论计算当量应力，以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较，将应力控制在许可的范围内。 公式（1）中的右端项是强度控

34、制指标，即材料的许用应力。它涉及到材料强度指标（如抗拉强度b、屈服强度s 等）的确定及安全系数的选用等问题。当采用常规设计法，且只考虑静载问题时，系数K=1.0；如果考虑动载荷，或采用应力分析设计法，K1.0，此时设计计算将更加复杂。 把强度理论（公式(1)）具体应用到压力容器专业，就称这为压力容器的强度理论，它又增加了一些具体的规定和特殊要求，由此产生了一系列容器的设计规定和标准等。1、强度理论及其应用在对结构进行强度分析时，要对危险点处于复杂应力状态的构件进行强度计算，首先要知道是什么因素使材料发生某一类型破坏的。长期以来，人们根据对材料破坏现象的分析，提出了各种各样的假说，认为材料的某一

35、类型破坏现象是由哪些因素所引起的，这种假说通常就称为强度理论。一种类型的破坏是脆性断裂破坏，第、强度理论依据于它；一种类型的破坏是型性流动破坏，第、强度理论以此为依据。 建立强度理论的目的就是要找出一种材料处于复杂应力状态下强度条件，即使是什么样的条件材料不会破坏失效。根据不同的强度理论可以得到复杂应力状况下三个元应力的某种组合，这种组合应力xd和轴向拉伸时的单向拉应力在安全程度上是相当的，具有可比性，可以与单向屈服应力相比较而得出强度条件，因此，通常称xd为相当应力或当量应力。第强度理论最大主应力理论：认为最大主应力1是引起材料断裂破坏的因素。即认为不论在什么样的应力状态下，只要构件内一点处

36、的三个主应力中最大的主应力1达到材料的极限值，就会引起村料的断裂破坏。第强度理论的表达式：xd11 （2）第强度理论-最大伸长线应变理论，认为最大伸长线应变1是引起材料断破坏的因素。即认为不论在什么样的应力状态下，只要构件内一点处的最大伸长线应变1 达到材料的极限值，就会引起材料的破坏。第强度理论的表达式：xd21 -(1+1) （3）式中，为材料泊松比。第强度理论-最大剪应力理论：认为最大剪应力max 是引起材料流动破坏的因素。即认为不论在什么样的应力状态下，只要构件内一点处的最大剪应力max达到材料的极限值，就会引起材料的流动破坏。第强度理论的表达式：xd31 3 （4）第强度理论-形状改

37、变比能理论：认为形状改变比能ux是引起材料流动破坏的因素。即认为不论在什么样的应力状态下，只要构件内一点处的形状改变比能ux达到材料的极限值，就会引起材料的流动破坏。第强度理论的表达式：利用这四个强度理论，就可以在复杂应力状态下，求出可与单向屈服应力相比较的当量应力，建立强度条件关系式（公式（1），进而推导出结构的设计公式。一般地，第、强度理论适用于脆断情况，但第强度理论与实际相差较远，应用不多，第、强度理论则适用于型性流动断裂情况。从计算简便上看，压力容 器的设计多采第或第强度理论。在压力容器规范设计（常规设计）法中，主要应用第强度理论，而在应力分析设计法中，主要应用第强度理论。2、失效准则

38、 失效准则即判断结构是否失效的一个衡量标准，失效准则是选用决定了容器设计的安全系数大小、应力分析的精度要求及限制条件、材料的选用及制造检验的控制程度等，是容器设计体系的基础。目前，已提出的失效准则主要有三个，即弹性失效准则，型性失效准则和爆破失效准则。常规设计法采用弹性失效准则，而应力分析设计法则采用型性失效准则。 弹性失效准则的内容是：容器内壁上应力最大点的材料进入屈服时，容器便失去了正常工作能力，即失效。而型性失效准则则认为容器内壁上应力最大点的材料进入屈服，并不导致事个容器的破坏，只有当型性压不断扩展，截面大部分或全部进入在屈服时，容器才丧失正常工作能力，还有一种观点认为，用型性较好的材

39、料制成的容器，即使整个截面全部进入屈服，但由于应变硬化，材料屈服后进一步变形需要施加更大的力，不会立即发生破坏，只有发生爆破，容器才算失效，这便是爆破失效准则。在高压及超高压容器设计时，常用到型性失效准则或爆破失效准则。3、安全系数与许用应力 通过材料拉伸试验测定的材料强度指标，如屈服强度s、抗拉强度b等，和受压元件实际状态间有较大的差异，不能用它们直接代表受压元件的强度，安全系数是将二者联系起来的系数，是为了在使用期间，对可能损害压力容器的各种因素提供适当的安全裕度。 影响安全系数的因素很多，主要有：材料性能和质量的影响。材料性能越稳定，质量越好，安全系数就可以取得较低；设计计算的精确性。设

40、计对象在生产中的重要地位和危险性，应力分析越准确，安全系数可相应较低，而设计对象在生产中越重要、危险性越大，安全系数就应较高些；制造和检验的影响。制造及检验水平高且稳定，安全系数可以取得较低；使用工次的影响。使用工次复杂，操作条件苛刻，安全系数应较高；某些目前还无法准确估计的因素，如人为因素，地震等意外事件的影响。 安全系数的选取，要综合考虑上述各影响因素，并要考虑材料在不同强度下的情能差别，温度不同，安全系数也不一样。 在我国国家标准GB150钢制压力容器中，规定了我国压力容器设计的安全系数，具体数值见表1。表1 钢材的安全系数 强度性能 安全材 系数料 常温下最低抗拉强度b 常温或设计温度

41、下的屈服点sts 设计温度下经10万小时的持久强度tD 设计温度下经10万小时蠕变率为1% 的蠕变极限sn 平均值 最小值 nb ns nD nn碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢 3.0 1.6 1.5 1.25 1.0奥氏体高合金钢 - 1.51) 1.5 1.25 1.0注：1)当部件的设计温度不到蠕变温度范围，县允许有微量的永久变形时，可适当提高许用应力，但不超过0.9ts。此规定不适用于法兰或其它有微量永久变形就产生泄漏或故障的场合。 由于影响安全系数的因素十分复杂，各国规定的安全系数也不完全一致。我国规定的安全系数接近世界上主要工业国的平均水平。各主要工业国家对压力容器所规定的安全系

42、数到表2中。 许用应力为材料层单向拉伸至失效时的应力值（强度指标s或b），除以相就的安全系数而得的值。许用应力一般用表示。强度指标/安全系数一般地，常温或中温时，高温下应同时考虑高温持久强度或蠕变强度：表2 各国压力容器安全系数比较*国别 规范名称 安全系数 nb ns nD nn中国 GB150 3.0 1.6 1.5 1.0美国 ASME-1(89) 4.0 1.5 1.5 1.0 ASME-2(89) 3.0 1.5 - -日本 JIS B 8243(86) 4.0 1.6 1.5 1.0英国 BS5500(84) 2.35 1.5 1.3 -西德 AD(88) - 1.5 - -法国

43、CODAP(87) 3.0 1.9 - -前苏联 POCT14249(73) 2.6 1.5 1.5 -瑞典 压力容器规范（69) - 1.5 1.5 1.意大利 ANU(70) - 1.5 1.5 0.95注*：该表所列主要是指碳素钢、低合金钢的安全系数。 我们可以看到，安全系数往往取s/ ns 和b/ nb两者中的较小值，这其中有两个考虑：按弹性失效准则，从理论上讲只需s/ ns，但强度极限（抗拉强度）采用历史较早，经验丰实，又容易测得，故仍采用；对低合金高强钢，其s和b相差不多，采用s/ ns和b/ nb中的较小值时，其许用应力实际上由抗拉强度控制，这样也就相当于增大了屈服极限的安全系数

44、，增加了这种材料制容器的安全性。二、规范设计法1、规范设计法简介 这是传统的以经验规则为基础的设计方法。美国锅炉压力容器规范ASME是世界上最早出现的规范。我国第一部压力容器规范钢制化工容器设计规定于1967年颁布，是国内按规则设计最早所遵循的标准。后该标准发展成为“三部”（即机械部、化工部、中石化总公司）标准钢制石油化工压力容器设计规定，于1977年颁布实施，曾先后颁布过两个补充规定（1979年和1980年）,并修订过两次，即1982年版和1985版，1989年9月15日停用，被国家标准GB150钢制压力容器所取代。GB150是由全国压力容器标准化技术委员组织编写的，它是在原“设计规定”和钢

45、制焊接压力容器技术条件JB741-80等的基础上，以理论为指导，结合成功的使用经验，吸收国外先进标准的内容，应用近代分析技术（如极限分析、安定性分析、有限无计算）以充实、完善和提高标准的技术水平和确保容器安全使用的原则判定的。 GB150标准由正文10章，5个规定性附录，4个参考件组成，内容包括压力容器板壳元件设计计算，容器结构要素的确定、密封设计、超压泄改装置以及容器的制造、检验与验收要求，材料选用等，是我国压力容器设计、制造、检验与验收的综合性国家标准，也是确保容器结构强度、结构稳定和结构刚度，以达到安全使用所必须遵循的强制性技术法规。 规范设计法的设计程序大致为：首先根据用户提出的容器用

46、途及操作条件，选择结构形式及总体设计方案，然后选用合适的材料，进行主体设计（筒体、封头及接管、支座等），并按标准及规范手册设计或选用其它零部件，有针对性地校核结构的强度、刚度及稳定性，最后根据所计算的尺寸绘制图纸，提出技术要求。 规范设计法采用的是弹性失效准则，并按第强度理论计算器壁的最大当量应力，其强度条件是限制最大当量应力不大于材料在设计温度下的许用应力值。对于一些局部结构（如封头、接管及补漏、支座、管板等），在早期的规范中多按经验进行设计，而在现在的规范中，由于技术及理论的发展，虽仍不强调采用应力分析设计，没有规定应力分类及不同的应力限制条件，但对其存在的局部薄膜应力，弯曲应力及二次应力

47、以及它们的组合则采用极限分析和安定性分析原则控制在与使用经验相吻合的安全程度上。在具体的规范设计中，这一点是通过限制元件的某些相关尺寸，或采用应力增大系数、形状系数等形式计入算式，以体现这些局部应力的差别并将其控制在许可范围内。这些系数的选择或确定主要是参考了ASME第卷第2册（压力容器另一规程）的方法或经过大量的试验及有限无计算而进行的。 规范设计法的特点是：应用广泛，设计的绝大多数容器都是安全可靠的；设计计算过程简单，容易掌握；没有考虑各类应力对容器的危害程度，难以预测失效起源。因规范设计只计算主体应力，并以此为依据，其它局部结构均取标准或规范中的推荐结构，对容器各部位的受载条件及基产生的

48、应力和变形不详细计算，不分析对破坏的影响，因而无法预测容器的失效起源，无法核算容器的疲劳寿命；弹性失效准则不尽合理，没有充分利用材料的承载能力。弹性失效并不意味着承载潜力的耗尽，不同性质的应力取统一的判据也是不合理的，实践证明，材料的型性承载能力是可以利用的；较高的安全系数不仅掩盖了失效实质，也增加了材料消耗和成本。不仅如此，对压力容器来讲，增加壁厚也并非总是安全的，有时还会减小其安全性，例板越厚，性能越不均匀，存在缺陷的概率增大，并且对热应力也更加有害。规范设计法主要适合于压力小于35MPa 的一般压力容器，且对其结构型式及尺寸有一定的限制，对于超出了规范设计法标准（GB150）的适用范围时，允许采用下列方法：应力分析设计法（抱括有限无计算）；验证性试验（应力测试，水压试验等）；用可比的已投入使作的结构进行对比的经验设计。2、容器基本结构的设计本小节将以内压圆筒体的设计公式为例，对其加以简单推导并做以详细说明。根据板壳无矩理论可以得出内压下封闭圆筒体的应力为：经向应力 环向应力 径向应力 r=0 （10）上述公式也称为筒体应力计算的中往公式。相应地，其三个主应力为：1=,2=,3=r。采