1 历史沿革 1
1.1 ASME分析设计提出的背景 1
1.2欧盟EN 13445的颁布 2
1.3 ASMEⅧ-2的现代化 2
1.4无须应力分类的分析设计方法 3
2 规范概述 4
2.1总体要求 4
2.2术语定义 4
2.3符号说明 7
3 数值分析 12
3.1规范要求 12
3.2有限元法的求解思想和工具 13
3.2.1离散化的思想 13
3.2.2分段线性化思想 14
3.2.3塑性本构关系的增量理论 14
3.2.4有限元分析软件 14
3.3 ANSYS软件介绍 15
3.3.1分析类型 15
3.3.2实体建模 16
3.3.3网格划分 16
3.3.4常用单元 17
3.3.5载荷施加 22
3.3.6后处理 23
3.4 Workbench平台介绍 23
3.4.1与CAD软件的相关性及双向相关性 24
3.4.2完全参数化的分析环境 24
3.4.3适应性强的网格剖分 25
3.4.4基于知识的自动化 25
3.4.5真正的工程向导 26
3.4.6专利技术：基于Web的工程报告生成系统 26
3.4.7自动接触识别 26
3.4.8 ANSYS命令及APDL访问 26
3.4.9客户化 26
3.5 Workbench应用技巧 27
3.5.1快捷的几何建模 27
3.5.2巧用Slice功能划分规则六面体网格 27
3.5.3载荷施加 28
3.5.4便捷的耦合分析 30
4 载荷条件 31
4.1载荷工况 31
4.2载荷说明 32
4.3结构对载荷的响应 33
5 载荷系数的由来 35
5.1弹性应力分析 35
5.2极限载荷分析 37
5.3弹-塑性应力分析 38
5.4局部失效准则 39
5.5水压和气压试验工况 39
5.6适用性 40
6 载荷和抗力系数法 41
6.1设计理念 41
6.2载荷与强度 41
6.3结构可靠度理论 43
6.4载荷系数和抗力的取值原理 43
6.5 LRFD法和ASD法对比 44
7 塑性垮塌的评定 46
7.1弹性应力分析方法 47
7.1.1当量应力的概念 47
7.1.2应力分类线的选择 48
7.1.3应力线性化的方法 50
7.1.4应力分类 52
7.1.5评定步骤 56
7.2极限载荷分析法 57
7.2.1极限分析基本概念 57
7.2.2极限分析的应用现状 58
7.2.3极限分析基本假设 58
7.2.4计算极限载荷的方法 58
7.2.5确定极限载荷的准则 59
7.2.6屈服准则 60
7.2.7流动法则 60
7.2.8载荷和抗力系数法 62
7.2.9评定步骤 62
7.2.10合格准则 62
7.2.11限制条件和局限 63
7.2.12注意事项 64
7.2.13优势与展望 64
7.3弹-塑性应力分析法 64
7.3.1技术背景 64
7.3.2结构非线性的类型 65
7.3.3本构关系 65
7.3.4屈服准则 66
7.3.5流动法则 66
7.3.6强化模型 66
7.3.7评定步骤 66
7.3.8合格准则 67
7.3.9优势 68
8 局部失效的评定 69
8.1防止局部失效的必要性 69
8.2弹性分析法 69
8.2.1实验基础 69
8.2.2主应力的应力类型 70
8.2.3探讨与对比 70
8.3弹-塑性分析法 70
8.3.1技术背景 70
8.3.2弹-塑性分析法的实施 72
8.4小结 73
9 屈曲的评定 74
9.1壳体屈曲设计概述 74
9.1.1屈曲的定义 74
9.1.2壳体屈曲的相关研究 74
9.1.3设计规范中的屈曲设计 75
9.2压力容器规范中的屈曲设计 75
9.2.1基于弹性小挠度理论的屈曲设计 76
9.2.2考虑各种载荷的外压元件设计方法 76
9.2.3基于数值计算的设计方法 76
9.3 ASMEⅧ-2中的屈曲分析 77
9.3.1三种屈曲分析类型 77
9.3.2设计系数 77
9.4有限元软件的应用 79
9.4.1 ANSYS中的屈曲分析类型 79
9.4.2线性屈曲分析注意事项 80
9.4.3非线性屈曲分析的类型 80
9.4.4分析类型2的实施 80
9.4.5扰动的施加 81
9.4.6分析类型3的实施 82
9.4.7其他注意事项 83
9.5欧盟直接法中的稳定性校核方法 83
9.6 讨论 83
9.7展望 84
10 疲劳的评定 86
10.1疲劳设计方法进展 86
10.2疲劳设计方法简介 86
10.2.1应力参量 86
10.2.2名义应力法 87
10.2.3缺口应力法 87
10.2.4热点应力法 88
10.3 ASMEⅧ-2中的疲劳设计方法 90
10.4筛分准则 91
10.4.1基于有可比性设备经验的疲劳分析筛分 91
10.4.2疲劳筛分A法 92
10.4.3疲劳筛分B法 95
10.5疲劳设计法1——弹性应力分析和当量应力 97
10.5.1评定方法及原理 97
10.5.2疲劳曲线 100
10.5.3评定步骤 101
10.5.4变幅载荷的疲劳破坏 102
10.5.5局限性 102
10.6疲劳设计法2——弹-塑性应力分析和当量应变 103
10.6.1疲劳形成过程中的塑性 103
10.6.2法2与法1的对比 103
10.6.3有效应变范围的求取 103
10.6.4疲劳曲线 104
10.6.5循环与载荷 104
10.6.6循环材料曲线 104
10.6.7适用条件 105
10.6.8逐一分析法 106
10.6.9两倍屈服法 106
10.6.10多轴应变 107
10.6.11评定步骤 108
10.6.12小结 109
10.7疲劳设计法3——弹性应力分析和结构应力 109
10.7.1基本原理 110
10.7.2主S-N曲线 113
10.7.3 ASME规范对Battelle结构应力法的调整 114
10.7.4评定步骤 115
10.7.5优势和局限 116
10.7.6美欧疲劳曲线对比 116
10.8三种疲劳评定方法比较 117
10.9疲劳评定方法展望 119
11 棘轮的评定 121
11.1理想塑性下的安定 121
11.2强化模型 122
11.2.1等向强化与安定分析 122
11.2.2随动强化与安定分析 123
11.3评定方法概要 124
11.4弹性棘轮分析方法 124
11.4.1简化的弹-塑性分析 125
11.4.2热应力棘轮评定 126
11.4.3非整体连接件的渐增性变形 127
11.5棘轮评定——弹-塑性应力分析 128
11.5.1安定的判据 128
11.5.2评定步骤 129
11.5.3注意事项 130
11.5.4探讨与展望 130
12 结构应力的计算 132
12.1结构应力的定义 132
12.2通用计算方法 133
12.2.1基于单元的结构应力计算 133
12.2.2针对整条焊缝线的结构应力计算 134
12.2.3线性壳单元中节点力和线力的关系 135
12.3三维实体单元的结构应力 137
12.3.1基于局部应力的算法 138
12.3.2基于节点力的算法 140
12.4节点力法的计算公式 140
12.4.1实体单元 140
12.4.2壳体单元 143
12.5应力积分法的计算公式 145
12.6 VERITY模块介绍 146
12.6.1关于FE-SAFE软件 147
12.6.2关于VERITY模块 147
12.6.3 VERITY使用步骤 148
12.6.4运用VERITY的注意事项 150
12.7符号说明 151
13 疲劳循环计数法 153
13.1雨流计数法 153
13.1.1原始定义 153
13.1.2基本原理 154
13.1.3实用定义 155
13.1.4计数实例 156
13.2最大-最小计数法 158
13.2.1基本原理 158
13.2.2实施步骤 158
13.3术语定义 159
13.4符号说明 160
14 简化的弹塑性方法中的塑性修正 161
14.1泊松比的修正 161
14.2塑性应变强化的处理 162
14.3罚系数Ke的计算方法1 163
14.4罚系数Ke的计算方法2 163
14.5交变塑性调整系数计算方法 164
14.5.1两类热应力的定义 165
14.5.2计算步骤 165
14.5.3符号说明 169
15 疲劳强度减弱系数及相关应力集中系数 171
15.1应力集中对疲劳强度的影响 171
15.2适用于焊接的疲劳强度减弱系数 172
15.3理论应力集中系数 174
15.4应力指数 175
15.4.1径向接管的应力指数 177
15.4.2非径向接管的应力指数 179
15.4.3符号说明 180
15.5小结 180
16 工程实例 181
16.1极限载荷分析 181
16.1.1设计条件 181
16.1.2材料数据 181
16.1.3几何建模、网格与单元 181
16.1.4载荷工况组合 182
16.1.5载荷及约束的施加 182
16.1.6求解 183
16.1.7本例小结 184
16.2弹-塑性应力分析 184
16.2.1设计条件 184
16.2.2材料本构关系 186
16.2.3载荷施加 186
16.2.4 ANSYS Workbench中相关设置 186
16.2.5结果的评定 186
16.3屈曲分析 186
16.3.1主要设计参数 187
16.3.2接管和三角支架的承载比例 188
16.3.3受压部位 189
16.3.4屈曲分析与评定 189
16.4热分析 191
16.4.1设计条件 192
16.4.2热-结构耦合分析 192
附录A 基本力学概念 194
A.1应力张量 194
A.2空间应力状态 195
A.3弹性的概念 195
A.4胡克定律 196
A.5塑性的概念 198
A.6塑性力学基本假设 198
A.7屈服条件和本构关系 198
A.8塑性力学常用的求解方法 199
A.8.1静定法 199
A.8.2 滑移线法 199
A.8.3界限法 199
A.8.4主应力法 200
A.8.5参数方程法 200
A.8.6加权残量法 200
A.8.7 有限元法 200
附录B 张量 201
B.1求和约定 201
B.1.1下标记号法 201
B.1.2求和约定 202
B.1.3自由标号 202
B.2张量的概念 203
附录C 材料强度参数 204
C.1屈服强度 204
C.2极限抗拉强度 204
C.3应力-应变曲线 204
C.4循环应力-应变曲线 205
C.5切向模量 207
C.5.1基于应力-应变曲线图的切向模量 207
C.5.2基于外压曲线图的切向模量 208
C.6符号说明 208
附录D 设计疲劳曲线 210
D.1光杆设计疲劳曲线 210
D.2焊接接头设计疲劳曲线 216
D.3标准差的概念 217
D.4符号说明 218
参考文献 220