容器失效与设计准则

容器失效与设计准则第1页，共12页，2023年，2月20日，星期六a．强度失效

因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效，包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等。在常温、静载作用下，屈服和断裂是压力容器强度失效的两种主要形式。b．刚度失效

由于压力容器的变形大到足以影响其正常工作而引起的失效，称为刚度失效。例如，露天立置的塔在风载荷等的作用下，若发生过大的弯曲变形，由于塔盘的倾斜会影响塔的正常工作。压力容器失效第2页，共12页，2023年，2月20日，星期六c．失稳失效

在压应力作用下，压力容器突然失去其原有的规则几何形状引起的失效称为失稳失效。容器弹性失稳的一个重要特征是弹性挠度与载荷不成比例，且临界压力与材料的强度无关，主要取决于容器的尺寸和材料的弹性性质。但当容器中的应力水平超过材料的屈服点而发生非弹性失稳时，临界压力还与材料的强度有关。d．泄漏失效

由于泄漏而引起的失效，称为泄漏失效。泄漏不仅有可能引起中毒、燃烧和爆炸等事故，而且会造成环境污染。设计压力容器时，应重视各可拆式接头和不同压力腔之间连接接头（如换热管和管板的连接）的密封性能。第3页，共12页，2023年，2月20日，星期六

需要指出，在多种因素作用下，压力容器有可能同时发生多种形式的失效，即交互失效，如腐蚀介质和交变应力同时作用时引发的腐蚀疲劳、高温和交变应力同时作用时引发的蠕变疲劳等。压力容器失效第4页，共12页，2023年，2月20日，星期六失效判据与设计准则a．失效判据

应力、应变或与它们相关的量可以用来衡量压力容器受力和变形的程度。压力容器之所以按某种方式失效，是因为应力、应变或与它们相关的量中的某个量过大或过小。按照这种假说，无论是简单或复杂的应力状态，只要这个量达到某一数值，压力容器就失效。这个数值可用简单的实验测量，如拉伸试验中测得的屈服点和抗拉强度等。将力学分析结果与简单实验测量结果相比较，就可判别压力容器是否会失效。这种判据，称为失效判据。第5页，共12页，2023年，2月20日，星期六失效判据是否正确，适用于什么场合，必须由实践来检验。经常是适用于某种场合的失效判据，并不适用于另一场合。而且，现有的失效判据还不能预测一些特殊的失效。这方面，仍有待于进一步发展。第6页，共12页，2023年，2月20日，星期六b．设计准则

失效判据一般不能直接用于压力容器的设计计算。这是因为压力容器存在许多不确定因素，如材料性能的不稳定、计算模型所引起的不确定性、制造水平的高低、检验的手段等。为有效地利用现有材料的强度或刚度，工程上在考虑上述不确定因素时，较为常用的方法是引入安全系数，得到与失效判据相对应的设计准则。

压力容器设计准则大致可分为强度失效设计准则、刚度失效设计准则、失稳失效设计准则和泄漏失效设计准则。对于不同的设计准则，安全系数的含义并不相同。

压力容器设计时，应先确定容器最有可能发生的失效形式，选择合适的失效判据和设计准则，确定适用的设计规范标准，再按规范标准要求进行设计和校核。第7页，共12页，2023年，2月20日，星期六压力容器设计准则大致可分为：1.强度失效设计准则2.刚度失效设计准则在载荷作用下，构件的弹性位移和（或）转角不得超过规定的数值。3.失稳失效设计准则压力容器设计中，防止发生失稳。例如：仅受均布外压的圆筒，外压力应当小于周向临界压力。4.泄漏失效设计准则容器发生的泄漏率（单位时间内通过泄漏通道的体积或质量）小于允许值。设计准则第8页，共12页，2023年，2月20日，星期六强度失效设计准则

在常温、静载作用下，屈服和断裂是压力容器强度失效的两种主要形式。弹性失效设计准则：将容器总体部位的初始屈服视为失效。塑性失效设计准则：以危险点的应力强度达到许用应力为依据的。爆破失效设计准则：压力容器的韧性材料一般具有应变硬化现象，爆破压力大于全屈服压力。弹塑性失效设计准则第9页，共12页，2023年，2月20日，星期六强度失效设计准则

在常温、静载作用下，屈服和断裂是压力容器强度失效的两种主要形式。弹塑性失效设计准则：安定性准则，疲劳失效设计准则：压力容器疲劳一般属于低周疲劳，低周疲劳时，每次循环中材料都将产生一定的塑性应变。低周疲劳设计曲线可以确定许用循环次数。设计准则要求循环次数不小于容器所需的循环次数。蠕变失效设计准则：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，防止容器在使用寿命内发生蠕变失效。脆性断裂失效设计准则：第10页，共12页，2023年，2月20日，星期六强度失效设计准则

在常温、静载作用下，屈服和断裂是压力容器强度失效的两种主要形式。弹性失效设