基于有限元法壓力容器分析設計方法的評議.pdf

1、國內(nèi)外自分析設計標準實施以來，人們就在不斷嘗試更好地利用有限元法實現(xiàn)壓力容器的分析設計。然而直到今日，在這一領域仍存在具有廣泛爭議的問題，比如如何從有限元計算所得總應力場中提取各類應力尤其是一次彎曲應力；應力線性化處理在三維復雜結構中的適用性；分析設計對單元類型的要求與限制等。通過深入分析，澄清并解決這些問題對推動壓力容器分析設計的發(fā)展具有重要的意義。本文通過對現(xiàn)有文獻的分析與評議，在如下幾方面進行了探討。
　　 1、對典型壓力

2、容器軸對稱結構分析設計的應力分類法進行了分析與評議。分析表明，對于典型壓力容器軸對稱結構,應力分類線與應力分類面物理意義明確，現(xiàn)行應力分類方法可行。對多種軸對稱結構進行分析計算表明對于部分壓力容器軸對稱結構可采用基于疊加原理的方法單獨施加引起一次彎曲應力的載荷，即通過分步加載提取結構的一次彎曲應力。而對于壓力容器非軸對稱結構由于應力分類線無明確物理意義，分類線與面無對應關系，無法充分考慮結構塑性變形時的應力再分布，應力分類線所得數(shù)據(jù)并不

3、能直接按塑性失效準則限定，往往需要借助極限載荷分析反算應力允許值，因此此類結構宜首選直接法——極限載荷分析法進行設計計算。
　　 2、對基于有限元法壓力容器分析設計直接法進行了分析與評議。發(fā)現(xiàn)雖然工程設計中常常采用彈性理想塑性模型及小變形假設確定結構的極限載荷，但由于不能得到結構的真實應變，不能完整地考察結構的變形情況，隨著計算機技術的發(fā)展，人們會更多地傾向于采用真實的應力應變關系并考慮幾何非線性對結構進行塑性分析，采用更為客觀

4、的準則來確定極限載荷。以柱殼開孔接管結構為例，采用彈性理想塑性模型并考慮幾何非線性對結構進行了塑性分析，采用現(xiàn)有的16種確定塑性極限載荷的方法確定結構的極限載荷并對各種方法進行了分析比較，表明雙切線準則及零曲率準則更為客觀，而兩倍彈性斜率準則操作性最強，ASME VIII-2(2007)發(fā)散點法對某些結構在所確定的極限載荷下塑性應變過大。對于雙切線準則，塑性段切點位置可定義為5[％]的塑性應變點或相鄰載荷子步塑性應變增量為10-4～10