ANSYS極限載荷分析法在壓力容器設計中的應用

白海永，方永利

(哈爾濱電氣股份有限公司，黑龍江哈爾濱 150046)

0 引言

基于不同的失效形式，壓力容器設計分為常規設計和分析設計。其中分析設計又有基于彈性應力分析的應力分類法、極限載荷分析法和彈－塑性應力分析法。在分析設計法進入工程設計實踐以來，已被廣泛應用的設計方法是基于彈性應力分析的應力分類法。

1 彈性應力分析法

壓力容器應力分析設計規范ASMEⅧ－2和JB4732—1995(2005 年確認)［1］要求將應力進行分類，分為:一次總體薄膜應力Pm，一次局部薄膜應力PL，一次彎曲應力Pb，二次應力Q和峰值應力F。然后分別應用不同的安全限值對以上應力分類或其組合進行應力評定。但在應用有限元方法分析計算中只能給出結構中各處總應力的計算結果，如何將總應力分解成上述5類應力是國內外壓力容器研究的熱點，并已經取得了重要的進展。對于一次總體薄膜應力Pm，一次局部薄膜應力PL，一次彎曲應力Pb，峰值應力F的判別已基本達成了統一的規范性建議。然而對于如何將等效線性化處理得到的薄膜加彎曲應力進一步分為一次應力或二次應力，則是國內外壓力容器領域關注的熱點。如果簡單地將其定性為一次應力，則會保守的將二次應力成分定性為一次應力成分，這種保守的處理方法有時會導致結構應力評定不合格，從而非常保守地改變設計結構與設計尺寸，造成經濟上的浪費;相反，如果將其定義為二次應力，則冒進地將一次應力成分定義為二次應力，這樣的設計結構有可能會造成災難性的后果。……