1弹性应力分析方法 1
1.1压力容器中的应力分类 1
1.1.1应力分析设计法概述 1
1.1.2容器的应力分类 2
1.1.3压力容器典型零部件中的应力分布 3
1.2极限设计法和安定状态 5
1.2.1极限设计法 5
1.2.2安定状态——确定二次应力许用值的依据 8
1.3应力分析设计法对各类许用应力值的限制 10
1.3.1压力容器设计中对各类应力值的限制 10
1.3.2以应力分析为基础的设计方法的应用 11
2应力分类结果的线性化 16
2.1等效线性化方法概述 16
2.2应力分类线的选择 16
2.3应力线性化方法 17
2.3.1应力积分法 18
2.3.2以节点力为基础的结构应力法 19
2.3.3基于应力积分的结构应力法 23
2.4应力线性化有限元举例 23
3弹塑性分析 26
3.1材料本构模型 26
3.1.1实验法 26
3.1.2计算法 26
3.1.3 ANSYS材料模型 28
3.2载荷情况 29
3.3总体塑性变形失效 32
3.4极限分析法求总体载荷 34
3.4.1极限分析理论基础 34
3.4.2极限分析有限元实例 37
3.5弹塑性分析求总体载荷 38
3.5.1防局部失效的一般方法 38
3.5.2应变极限损伤法 39
3.6 ANSYS非线性分析介绍 39
3.6.1材料非线性 39
3.6.2几何非线性 41
3.6.3非线性求解过程 43
3.7弹塑性有限元分析实例 46
4压力容器的应力疲劳设计 48
4.1疲劳曲线与方程式 49
4.1.1高循环疲劳曲线 49
4.1.2低循环疲劳曲线 49
4.1.3低循环疲劳曲线方程式 50
4.2平均应力对低循环疲劳的影响 52
4.2.1平均应力的真实值与“虚拟应力”大小的关系 52
4.2.2考虑平均应力影响后的疲劳寿命计算 53
4.2.3低循环疲劳曲线的修正 54
4.3结构对低循环疲劳的影响 56
4.3.1接管连接及焊缝型式的影响 57
4.3.2接管方位和几何参数的影响 58
4.4应力集中对疲劳寿命的影响 59
4.4.1理论应力集中系数 59
4.4.2疲劳缺口系数 59
4.4.3缺口S-N曲线的近似估计 61
4.5疲劳累积损伤 61
4.6疲劳设计规范 62
4.6.1我国以疲劳分析为基础的设计方法 62
4.6.2日本H PIS-C-103《超高压圆筒容器设计指针》 65
5应变疲劳分析及循环计数法 69
5.1材料的记忆特性 69
5.2循环应力-应变曲线、滞后环曲线 69
5.2.1滞后环 69
5.2.2循环应力-应变曲线 70
5.2.3滞后环曲线 70
5.3变幅循环下的应力-应变响应 70
5.4应变疲劳寿命估算 71
5.4.1应变-寿命曲线 71
5.4.2 ε-N曲线的计算公式 72
5.4.3应变寿命计算 73
5.5缺口的应变分析及寿命估算 73
5.5.1求取局部应力σ、应变ε 73
5.5.2循环载荷作用下缺口疲劳寿命估计 74
5.5.3缺口疲劳寿命估算实例 75
5.6循环计数法 77
5.6.1雨流循环计数法基本原理 77
5.6.2雨流循环计数过程分析 77
5.6.3简化雨流循环计数法计算规则 79
5.7雨流循环计数法应用实例 81
5.7.1高温高压换热器管板泄漏分析中疲劳载荷谱的编制 81
5.7.2随机形式的合成塔疲劳载荷谱 85
6疲劳用统计学基础 91
6.1常用概率分布函数 91
6.1.1正态分布函数 91
6.1.2标准正态分布 92
6.1.3对数正态分布 92
6.1.4威布尔分布 93
6.2概率纸估计概率分布形式 94
6.2.1正态分布概率纸 94
6.2.2威布尔分布概率纸 95
6.3常用概率函数的参数估计 96
6.3.1子样统计量参数 96
6.3.2正态分布与对数正态分布的参数估计 96
6.3.3威布尔分布的参数估计 97
6.4概率分布拟合实例 100
6.4.1应力幅值的威布尔分布拟合 100
6.4.2最小二乘法回归分析 101
7疲劳有限元评定 104
7.1疲劳筛分方法A 104
7.2疲劳筛分方法B 105
7.3弹性应力分析的疲劳评定 107
7.3.1弹性应力分析疲劳评定概述 107
7.3.2弹性应力分析疲劳评定过程 107
7.3.3疲劳损失系数Ke，k的计算 110
7.4弹塑性应力分析的疲劳评定 110
7.4.1弹塑性应力分析疲劳评定概述 110
7.4.2弹塑性应力分析疲劳评定过程 110
7.5焊缝的疲劳评定 111
7.5.1焊缝疲劳评定概述 111
7.5.2焊缝疲劳评定过程 112
7.5.3焊缝疲劳评定的修正 113
7.6疲劳曲线说明 114
7.7棘轮现象评定 115
7.7.1棘轮现象的弹性分析方法 115
7.7.2简化的弹-塑性分析 116
7.7.3温差应力棘轮现象的评定 116
7.7.4非整体连接件的防棘轮现象 116
7.7.5棘轮现象的弹塑性应力分析 116
8实验应力分析 118
8.1电测法 118
8.1.1电测法原理 118
8.1.2布点方案 118
8.1.3电测法应注意的事项 120
8.2光弹性测量法 120
8.2.1平面应力-光学定律 121
8.2.2求解边界应力 121
8.2.3求解内部应力 121
8.3极限载荷实验 122
8.3.1极限载荷实验注意事项 122
8.3.2确定极限载荷步骤 123
8.4疲劳实验 124
8.4.1循环次数及载荷确定 124
8.4.2加速疲劳试验 125
8.4.3仅增加载荷或循环次数情况 126
8.4.4 Ks 、 Kn值的确定 126
8.4.5实验确定疲劳强度减弱系数 126
8.4.6疲劳实验实例 127
8.4.7本章符号说明 128
参考文献 130