ASME应变强化本构模型和压力容器安全裕度分析.pdf

ASME应变强化本构模型及压力容器 安全裕度分析 周连东。江 楠 (华南理工大学 化工机械与安全工程研究所，广东 广州 510640) 摘 要：弹塑性有限元分析需要材料的真实应力一应变曲线，但利用ASME中的应变强化本构模型， 按标准保证值和实测值分别建立的ASME真实应力一应变 曲线存在较大的差异。运用ANSYS有 限元软件模拟同一个 1．4301奥氏体不锈钢压力容器模型在这两种材料参数下简体应力、应变以及 爆破压力的差异，并将模拟结果与试验结果对比。同时利用有限元模拟和爆破试验的爆破压力结 果，分析奥氏体不锈钢应变强化压力容器在不同预应变下的安全裕度和实际安全裕度。结果表明： 按保证值材料参数设计的压力容器，容器的实际塑性应变要比理论值小很多，用实测值材料参数设 计大变形压力容器时应严格控制实际的应变值；应变强化压力容器的理论设计应变可达 10％，但 实际应变应在5％左右，容器才具有足够的安全裕度。 关键词：弹塑性 ；本构模型；应力一应变曲线 ；应变强化 ；安全裕度 中图分类号：0344．1；TQ050．2 文献标识码：A 文章编号：1001—4837{2011)06—0011—05 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．06．003 AnalysisoftheASM E ConstitutiveM odewithStrainEffectand SafetyM argin forPressureVessels ZHOU Lian—dong，JIANG Nan (InstituteofChemicalMachineryandProcessEquipment，SouthChinaUrriversityofTechnology，Guang— zhou510640，China) Abstract：Theelastic—plasticanalysismethodneedtruestrain—stressrelationship．Theturestress— straincurvescanbeestablishedwiththeASME constitutivemode．Buttherearebigdifferencesbetween thetwotrueASME stress—straincurvesestablishedindependentlybystandardmaterialvaluesandmeas— uredmaterialv~ues．Obtainstress．strainandburstpressuredifferencesonthe1．4301austeniticstainless steelcylinderfrom theresultsoffiniteelementanalysiswiththetwomaterialparameters，andthencorn． parethesimulation resultswith theburstingtestdata．Analyzethepre—strain safetymarginsofstrain hardeningpressurevesselsofausteniticstainlesssteelbythesimulationresultsandburstingtestdata．The resultsshow thattheactualplasticstrainiSmuchsmallerthanthetheoreticalvalueforthepressureves— selsdesignedwithstandardmaterialvaluesanditisunreasonabletodesignthelarge——deformationpres．． surevesselswithmeasuredmaterialvalues．Forthestrainhardeningpressurevessels，itstheoreticalplas— ticcanbeupto10％ ．butitsactualplasticshouldbeabout5％ inordertoensurethepressurevessels havesufficientsafetymargin．