这些分类方法不适用于接管颈部,对接管颈部处不论接管有否补强的应力分类在珊一的一节中另作规定。要指出的是,如果严格按照上述四个方面来划分应力,就将不是分成五类应力而可分得更多,但是,作为工程规范中的应力分类,为使用方便并避免繁琐,在某些情况下将有些两可的应力人为地进行调整而予以合并,据此准则提及,为避免设计人员各行其事地分类,需由规范的制订者作一些重要的评定以作为统一依据,所以,在现一封以及类似的应力分析设计规范中,除用举一些具体实例的方法说明各类应力的属性外,对压力容器设计中所可能遇到的各种情况都用列表以表示其所属的应力类别,在使用中应予注意。从首版至今,对应力分类的原则以及一些典型情况的应力分类表,基本上都无变化。但对平封头和壳体连接处的弯曲应力,则由原来的划归为二次应力类而在淞版碑中加注作了说明如果此处的弯曲应力是由连接处的周边弯矩所引起,而此周边弯矩是为保持平封头中心处的弯曲应力在允许限度以内所必须的弯矩,否则,则划为二次应力类。意指如果平封头和壳体连接处的弯曲应力是由于平封头和壳体连接处的边缘力矩。
在用矩形截面梁进行分析时,可以导得整个矩形截面梁达屈服时薄膜应力,和弯曲应力。从设计角度出发引入安全系数后其限制条件为民又对二次应力的应力强度从安定性原理出发,分析得其极限条件为,如超出此极限条件,则会失去安定而在加载、卸载过程中在应力一应变坐标上作出回线图形,意指构成低循环疲劳的损伤积累,但只要加载、卸载的循环次数不是足够多,则即使引起损伤积累也不致构成低循环疲劳失效,所以二次应力即使达到极限条件也仍然安全而如果操作循环次数足够多,按照现一节进行疲劳分析的判别需要进行疲劳设计时,则尚有将包括二次应力和峰值应力在内的总应力幅限于许用应力幅。认为现一的安全系数并不是像原来期望的那样等于,而是在和之间变化,即认为有可能小于而引起不安全的观点,是对图极限条件范围如何引入安全系数而缩小为设计状态的误解,因而是不可取的,所提出的“改进的设计极限”更是不必要的。和规则设计不同,因为分析设计已详细考虑了由于各种原因所引起的局部应力并用相应的条件予以限制,所以在压力试验时就要求对一次应力予以限制,其中,刘一于包括二次应力在内的限制条件和,是针对设计准则中所考虑的在加载、卸载过程中的塑性不稳定一渐增的垮塌失效和低循环疲劳失效,所以都要用操作载荷而不是用设计载荷计算各项应力,并与之相对应,采用应力强度范围而不是用应力强度进行限制,皿一中已予说明。
曲线段近似看作直线,由的坐标位置,和,的坐标位置,按直线方程求得由于分析设计同时考虑了包括塑性失效、渐增的垮塌失效和低循环疲劳失效等在内的多种可能的失效模式。一些特殊限制条件的分析按照上而这些应力分类及其限制条件的规定,已能将珊一所考虑的绝大多数模式加以限制,但是,还有一些特殊的情况要加以考虑,以避免可能发生其它的失效,其中主要有对压缩应力的限制压缩应力除对元件会构成强度破坏外,更会导致元件的丧失稳定,而从稳定性计算原理可知,根据该元件的结构类型,压缩应力只要达到一定数值,不论它尚未或已经进入屈服,也不论它是由机械载荷还是温差载荷引起,都会使该元件失稳,所以上述的应力分类原理对压缩应力并不适用。对压缩应力并不需要加以分类,上述五项应力强度限制条件当然不再适用。
圆筒中热应力棘轮作用的限制当圆筒存在稳定的内压和交变的壁温差作用时,圆筒由内压引起的薄膜应力和由壁温差引起的温差应力之间的配合达到一定关系时,有可能在升温过程中引起圆筒的周向塑性变形但在降温过程中塑性变形不能恢复而仍保留一部分塑性变形,因此在交变的壁温差作用下,圆筒的周向变形可以逐步积累至危险程度而引起失效,这一现象恰如棘轮的只能向前但不能向后那样,故称为热应力棘轮作用,所以必须对圆筒由内压引起的薄膜应力和由壁温差引起的温差应力二者的关系进行限制。孤一在一节中己对当壁温差按线性变化和按抛物线变化二种情况的应力和温差应力的关系作出限制,并在一节中,规定了对热应力棘轮作用的限制条件可不予满足的条件。某些需要注意的问题由于规范的编写形式不同于专著,在使用中分析某一问题时往往会涉及表面看来并无联系的好多章节,稍有疏忽,容易出错,所以在使用中应予注意,其中主要问题有五个应力强度限制条件应同时满足为限制可能存在的各种失效模式,如按一节的判断需要进行疲劳分析时,应同时满足前述的五个应力强度限制条件如判断结果不需要进行疲劳分析,则应同时满足、的四个限制条件。按照“先叠加、再组合”的顺序求取各应力强度对各个应力强度限制条件,应先对各类应力按同方向进行叠加,根据该应力强度限制条件叠加后的三向应力大小,确定三个主应力,、和仃。,然后按最大剪应力理论组合为该限制条件的应力强度,而不能由各类应力的三向应力即三个主应力先由最大剪应力理论组合为该类应力的应力强度,然后根据所需要限制的条件再叠加为该限制条件的应力强度,简言之,即“先叠加、再组合”,而不能“先组合、再叠加”。
理由很简单,因为按最大剪应力理论组合而成的应力强度仅是标量,并非矢量。只和几不能同时共存按照应力分类的规定,是由机械载荷引起的、满足外载和内力平衡关系而导出的、存在于总体地区的薄膜应力,是由机械载荷引起的、不一定是由外载和内力的平衡关系导出、有时也可以由边缘地区的变形协调关系导出的、存在于局部地区的薄膜应力。从原则上讲,分析设计方法特点之一是根据所考虑的各种失效模式,详细计算受压元件的各种应力,并根据各种应力对各失效模式所起不同的作用而予以分类,对不同类别的应力针对相应的失效模式而采用不同的应力强度条件予以限制。要按照这一原理进行受压元件的设计因涉及详细的应力计算和应力‘分类,当然是相当繁复的,对于某些结构复杂的元件,甚至无法进行。所以规范已经对某些常用受压元件根据分析设计的原理而直接给出设计公式,对某些常用的不连续连接,规范也给出了求解不连续应力的公式,加上规范已经作出应力分类的有关详细规定,设计人员或可直接套用受压元件的设计公式,或可根据规范所规定的受压元件的应力计算芭括不连续应力计算公式和应力分类方法、应力强度的限制条件自行设计。
所以在篇中规定对某些常用的受压力载荷的压力容器形状,本篇的要求提供了具体的设计规程,且在指定的范围之内对其处理也提供有规程或指导。又规定当对容器或容器部件未提供有完整的规程,或当容器设计人员或用户的抉择,应作一份完整的容器或容器部件的应力分析,这种分析应按附录对所适用的应力分类以及当需要对疲劳估价时按附录进行之,要不,可按附录进行实验应力分析,即指此意。要指出的是,孤一宁可化相当篇幅在附录中对常用元件列出详细的应力计算包括不连续应力计算公式,而并未规定在应力分析时采用有限元索法,仅在附录疲劳分析中求取局部结构不连续处的总应力时,在规定可以用理论的、实验的或光弹法的同时,从版开始才提及也包括可用有限元素法求取从版开始,在附录的一节用于疲劳估算的开孔处的应力时,在列出应力指数法、实验应力分析法的同时,补充了有限元素法。有限元素法能适用于各种形状受压元件的应力计算,且它的发展日益成熟,使用日趋广泛,费用也较各种实验应力分析法为小,这就使我们面临着三个疑问一是为何在分析设计规范的受压元件应力计算章中,八现一卞一码入月限元素法二是为仅在疲劳分析时求取局部结构不连续处和开孔接管处的总应力时,现一列入了有限元素法三是如果我们对任何受压元件采用有限元素法求得其应力后,如何按照分析设计规范的要求进行分类和评定。