4 压力容器设计1-2.ppt

* 压力容器设计时 先确定 最又可能的失效形式 选择 合适的失效叛据和设计准则 适用的设计标准 确定 进行设计、校核 再按照标准要求 4.2 设计准则 * 4.2.2 强度失效设计准则 强度失效的两种主要形式： 屈服 断裂 （在常温、静载作用下） 常用的强度失效设计准则： 弹性失效设计准则 塑性失效设计准则 爆破失效设计准则 弹塑性失效设计准则 疲劳失效设计准则 蠕变失效设计准则 脆性断裂失效设计准则 4.2 设计准则 * 弹性失效设计准则——将容器总体部位的初始屈服视为失效。 一、弹性失效设计准则 （韧性材料） 1、单向拉伸——最大拉应力准则 屈服失效的 数学表达试 ——屈服应力 相应的设计准则 ——许用应力 最大拉应力准则 ——最大拉应力 （4-3） 4.2 设计准则 * 2、任意应力状态 （1）最大切应力准则 屈雷斯卡(Tresca)屈服失效判据 ——最大切应力屈服失效判据 ——第三强度理论 任意应力 状态 （4-4） 4.2 设计准则 * 任意应力状态 （4-5） （2）形状改变比能准则 2、任意应力状态（续） ——形状改变比能失效叛据 ——第四强度理论 4.2 设计准则 * 3、应力强度或相当应力 弹性失效设计准则统一： 4.2 设计准则 * 1、弹性失效准则与塑性失效准则的对比 二、塑性失效设计准则 4.2 设计准则 * 2、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 （4-6） （4-7） ——全屈服安全系数 4.2 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 三、爆破失效设计准则 ——容器爆破作为失效叛据 （4-8） 爆破失效设计准则： ——爆破压力 ——爆破安全系数 4.2 设计准则 * 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。 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。 初始屈服载荷——与最大应 力点进入塑性相对 　　　　应的载荷。 四、弹塑性失效设计准则 4.2 设计准则 * 安定状态——容器承受稍大于初始屈服载荷的载荷 少量的局部塑性变形 残余应力场 若容器所受的 载荷较小 应力叠加后小于屈服点 保持弹性行为 无新塑性变形 “安定”状态。 载荷继续增大 反向屈服，或塑性变形累积 丧失安定 渐增塑性变形。 安定载荷——安定和不安定的临界状态相对应的载荷变化范围。 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。 4.2 设计准则 * 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。 断裂力学理论——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。 五、疲劳失效设计准则 4.2 设计准则 * 六、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。 脆性断裂——属于断裂力学的研究范围，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