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词、曲和有限元-

时间：2020-10-26 来源：压力容器唯心不易浏览：

亲爱的读者朋友，通过这几次的分享，大家对压力容器的分析设计有了更加深入的理解，相信今后你也会三种方法的分析设计了，应力分类法；极限载荷法；弹塑性分析法。但是也不要高兴地太早，分析设计的其它类型还有很多，诸如热应力分析、屈曲分析、接触分析、疲劳分析，或许你会说我会、我懂！但是还是不要高兴太早，蠕变分析、蠕变----疲劳分析会吗？其它的与压力容器相关的转子动力学分析、谱分析、振动分析、流体力学分析等等，还有许多内容等待着你去学习呢！！！

接下来看一下采用应变评定非应力评定的内容。

提到了应变限制，再说一下分析体会。

在应力分析设计中，对不同类型的应力所得的应力强度，分别采用极限设计和安定性的观点予以评定，在此实质上是允许应力超过屈服强度的。极限设计的观点是结构一点进入屈服后结构仍然具有承载能力，直至整个截面或局部区域进入屈服，结构才达到承载极限。安定性的概念是允许结构在承受第一次加载循环时产生一定量的塑性变形，但在以后的加载过程中不会产生累加的塑性变形。由此，分析设计的结果评定是允许结构进入塑性状态的评定，因此实质上评定是采用应变进行控制的。但在实际结果评定中均将相应的应变转换为当量的虚拟应力来加以限制。这样在实际应力分析中，就可假设结构处于弹性状态来处理问题了。因此一般应力分析按弹性分析处理即可——实质上是应变控制。

相关的应变限制在标准中给出以下条款：

第一：EN13445要求的是操作工况下主应变小于5%；压力试验工况下主应变小于7%。EN13445直接法一般采用极限载荷法输入材料的弹性模量和屈服强度进行计算。详见教材《压力容器分析设计----直接法》附录L:ANSYS输入命令流。

第二：ASME III-NH标准中的非弹性分析法基于应变限制的评定为：薄膜应变＜1%；弯曲应变小于2%；局部应变小于5%。ASME III-NH标准一般是进行高温条件下的热弹塑性应力分析，采用平均等时应力-应变曲线和蠕变模型对结构进行了10万小时的仿真，分析结果利用ASME III-NH的附录T的非弹性应变限制进行评定！按照标准要求，应取路径进行应变线性化。

第三：国内新版的4732标准中的二元准则（陆教授命名）规定：变形准则按照总应变小于5%。强度准则按照ASME的总体准则，载荷抗力系数取2.4时，结构计算收敛。

安定性要求当结构的弹性名义应力小于等于两倍屈服极限，即：σ≤ 2σs

如果结构在载荷、温度等反复变化的过程中，只是在最初的循环过程出现一定的塑性变形，而在以后的各次循环中不再出现新的塑性变形，也无塑性变形的积累，这时就称结构是安定的。

因此，当ANSYS 分析移动式压力容器的C3类罐式集装箱的堆码试验（顶部四个角件分别施加848000N）时，一般采取梁壳单元建立模型，分析结果直接给出了结构的应力和应变，无需线性化处理。框架的最大总应力值可以大于材料的屈服强度，但一般小于两倍的屈服强度，此时结构是安定的。

当材料进入屈服阶段后，失效模式与应变的相关性较大，用应变作为判据更合适。因此，可以采用输入材料的屈服极限，采用小变形理论，线弹性理想塑性材料本构关系，Mises屈服极限及相关联的流动准则，对堆码试验工况进行分析，对分析结果中的框架查看mises当量塑性应变，要求当量塑性应变的最大值＜1%，按照1%来评定，结果偏保守。则可认为结构安定到弹性行为。

按照弹性分析（胡克定律）的框架结果为494.98Mpa（大于Q345E材料的屈服强度345Mpa,小于两倍屈服强度）。如图19所示。

按照非弹性分析，采用理想弹塑性材料模型，分析结果的当量塑性应变为0.00323，小于1%。合格。如图20所示。