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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ε73

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A104

7.2疲劳筛分方法B105

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