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1、有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2010有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2020-07-1510:39:54|分类：分析设计|标签：极限分析分析设计asme规范先进设计方法经历共享|字号大中小订阅在某炼化一体化项目中，几个加氢反响器均采用分析法设计。具体设计时，国内计算后，反响器的主要受压元件厚度均要比专利商建议的厚度多出1030mm不等。这其中有国内设计出于保守的考虑，另一个原因：同是采用分析设计，ASME的非线性分析相对先进一点。介入国际竞争时，先进的设计方法值得我们研究。1.背景随着中国参加WTO，国内各工程公司正积极走向海外。随之进入国际市场的压力容器产品也
2、面临着严峻的挑战，为了在国际舞台上获得竞争优势，各工程公司必须采用先进的技术设计出更安全和更低成本的产品。压力容器分析设计是力学与工程严密结合产物，解决了常规设计无法解决的问题，代表了近代设计的先进水平1。过去，国内分析设计通常采用弹性应力分析法，通过途径分析，应力线性化处理获得途径上的一次应力和二次应力，进而进行强度评定。该方法主要存在下面问题：对大多数情况是安全可靠的，但对某些结果可能出现安全裕度缺乏的情况如球壳开打孔；怎样对有限元法求解获得的总应力分解并正确分类碰到了困难。假设把一次应力误判为二次，则设计的结果将非常危险，反之，把二次应力误判为一次，则又非常保守。文25.2.1.2节明确
3、提到：应力分类需特殊的知识和识别力，应力分类方法可能产生模棱两可的结果。国内专家亦也以为对应力进行正确的分类存在一定困难3-6。以弹性分析代替塑性分析,是一种工程近似方法。实际构造的毁坏往往是一个渐进经过，随着载荷的增加，高应力区首先进入屈从，载荷继续增加时塑性区不断夸张，同时出现应力重新分布。当载荷增大到某一值时，构造变为几何可变机构，此时即便载荷不在增加，变形也会无限增大，发生总体塑性变形overallplasticdeformation，此时的载荷称为“极限载荷limitload。极限载荷分析法下文简称极限分析的目的是求出构造的极限载荷。在防止塑性垮塌失效时，极限分析相比弹性应力分析更接
4、近工程实际，同时避免了应力分类，对防止塑性垮塌有比拟准确的评定。2极限载荷的求解方法塑性力学提出极限分析法来历已久。经典的极限分析方法有如下3种8：(1)广义内力与广义变形法；(2)上限定理与下限定理法；(3)静力法和机动法。经典解法的分析与计算均很复杂，只能应用于少数构造简单的压力容器元件，进而使极限分析的工程应用遭到了限制。上世纪七十年代出现三维有限元计算后，有限元的应用大大扩展。为了适应工程需要，有限元极限分析应运而生，构成了分析设计中的一个重要分支，它使得复杂的塑性极限分析能够通过计算机数值计算得以解决。在不久的将来，极限分析必与弹性应力分析法、弹-塑性应力分析法一同构成三足鼎立之势。
5、极限分析的模型精度和计算成本居后两者之间。3极限分析的应用现状极限分析的设计理念很早就被写入了多部著名规范中有限元，如文75.4.2.1节：若给定载荷不超过构造塑性极限载荷的2/3，则在构造详细部位上不需要知足一次总体薄膜应力强度SI、一次局部薄膜应力强度SII和一次薄膜加一次弯曲应力强度SIII的许用极限。但多年来，极限分析并未在压力容器分析设计中得到广泛应用，原因大概有如下几方面：(1)非弹性有限元分析比线性分析更为困难，它要求有极为庞大的计算机资源。计算机软、硬件的欠缺阻碍了有限元极限分析的应用。随着ANSYS等大型有限元软件的普及，计算机硬件的飞速发展，有限元的计算精度不断改善，消耗的
6、计算机时不断缩减，这一问题已得到基本解决。(2)极限分析的目的是预测构造的极限载荷，即构造失稳的载荷，计算中极限载荷点以何为判据，过去一直缺少统一的认识。3过去规范中只是原则性的提及能够采用塑性极限分析，但没有给出合格准则、评定方法等的细则，设计者难以操作。以上问题目前已得到了基本的解决，给极限分析的应用迎来了契机。最后，值得一提的是：ASME采用有限元法和载荷阻力系数设计LOADRESISTANCEFACTORDESIGN，LRFD概念的新的弹塑性设计程序。载荷阻力系数设计概念最初用于飞机设计。下面是我参考过的资料，或许您感兴趣，可来信索取。1JB4732-95（钢制压力容器-分析设计标准）
7、标准释义2ASME-20073陆明万,徐鸿.分析设计中若干重要问题的讨论(二)J.压力容器,2006,23(2):28-324陆明万.关于应力分类问题的一些认识J.化工设备与管道,2005,42(4):10-155丁伯民.对分析设计方法发展的回首和分析J.压力容器,2020,25(9):15-196丁伯民.对压力容器有关标准的一些看法J.化工设备与管道,2020,45(2):2-37JB4732-95(2005年确认) 8李建国.压力容器设计的力学基础及其标准应用M.机械工业出版社,20059徐秉业,陈森灿.塑性理论简明教程M.清华大学出版社，1981下面资料我也觉得相当有价值，推荐给您，感兴趣，可来信索取。三维有限元塑性极限分析方法的研究.nh基于极限分析的铝板翅式换热器封头许用接管载荷计算方法研究.caj岩土工程极限分析有限元法及其应用.caj有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用.caj极限分析有限元法讲座_增量加载有限元法求解地基极限承载力.kdh极限分析有限元法讲座_岩土工程极限分析有限元法.kdh极限分析有限元法讲座_有限元强度折减法中边坡失稳的判据讨论.kdh滑移线场理论中不同流动法则的极限分析有限元解.caj换向器筒体极限载荷分析.caj典型承压构造的塑性极限载荷分析.nh含肩部减薄缺陷三通内压塑性极限载荷分析.doc