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压力容器的应力分析及其对安全的影响

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压力容器的应力分析及其对安全的影响

发布日期:2016-01-20 09:28 来源:http://www.dllzsh.com 点击:

压力容器的应力分析及其对安全的影响

    压力容器的主应力是薄膜应力。温差应力:热胀冷缩使物体的固有特性,如果物体的温度发生变化,而它又受到相邻不见的牵制约束而不能自由地热胀冷缩,则此物体内部就产生了应力。局部应力:由于容器局部受力,在材料内部产生的应力称为局部应力。各种应力可以叠加形成应力集中,应力集中的部位容易产生缺陷并使已有缺陷扩展,最终形成事故。焊缝和几何形状不连续的部位如开孔的边缘就是应力集中的部位。



    强度取代材料抗拉强度控制,为确定是否保留材料抗拉强度,研究材料趋势曲线——实质为温度与材料性能的关系。研究结论:在蠕变温度以下材料许用应力值仍由抗拉强度σb控制;引入屈服强度σs,同时保留抗拉强度σb。在500F以上,实际许用应力值选取比仅以材料抗拉强度为基准的许用应力值低。20世纪20—30年代,德国进行材料塑性性能研究,主要根据使用温度下屈服强度σs确定材料许用应力,放弃考虑抗拉强度σb。 薄膜应力:受内压的压力容器,由于壳体在介质压力的作用下要向外扩张,容器抵抗扩张而在器壁上产生的拉伸应力。薄膜:由于直径对壁厚而言绝对的大,将壁厚视为薄膜,忽略了延容器直径方向的尺寸(壁厚),即容器直径方向的剪切应力,这样只有平面的拉伸应力了。


    压力容器安全系数的选取建立在经验基础上,在保障压力容器安全性前提条件下,为节省材料和降低成本,随着理论研究深入和科学实验的进步,压力容器安全系数有所降低,这是科学设计和实用成功经验结合的结果。1914年,美国制定了世界上第一部压力容器标准,材料许用应力值仅以抗拉强度为基准。产生了“弹性极限”概念,尽管当时没有标准规定,实际工作下“弹性极限”安全系数在1.75左右,使用低于以材料抗拉强度为基准的许用应力值二战前,英国已经获得各种材料在一定温度范围内的基本数据。

   


    压力容器安全系数与材料参数紧密相关,确定材料许用应力值时,需要同时考虑材料抗拉强度和屈服强度更为合理;奥氏体不锈钢材料具有非常好的应变强化能力和韧性,为充分发挥奥氏体不锈钢材料优良性能,选取奥氏体不锈钢材料许用应力值时,需要特殊考虑。压力容器安全系数的选取建立在经验基础上,在保障压力容器安全性前提条件下,为节省材料和降低成本,随着理论研究深入和科学实验的进步,压力容器安全系数有所降低,这是科学设计和实用成功经验结合的结果。1

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