壓力容器分類
關注創建者：桃李成蹊 創建時間：2023-11-21
壓力容器分類的視頻教程
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壓力容器分類的實例教程
為什么要對壓力容器中的應力進行分類？應力分類的依據和原則是什么？
壓力容器設計中的應力分類
壓力容器的應力主要有一次應力、二次應力、峰值應力和局部應力等。
(1)一次應力是由外載引起的正應力和切應力，又稱為基本應力。外載包括容器及其附件的自重，內壓和外壓、外力（風載荷、地震載荷）和外力矩（接管力矩）等。
一次應力的特征是能滿足外力、內力和彎矩的平衡要求，即容器在載荷作用下，為保持容器各部分平衡所需要的力。它不能靠本身達到的屈服極限來限制其大小，具有非自限性。若一次應力超過材料的屈服極限，則其破壞的阻止完全由應變硬化性能所決定。
(2)二次應力是指由于相鄰部件的約束或結構本身的約束所引起的應力，或者具體地說，是指容器在外載作用下不同變形部分連接處為滿足位移連續條件而引起的局部的附加薄膜應力和彎曲應力。
二次應力的一個特征是，它是滿足變形協調條件所引起的應力，組成了自相平衡的力素；另一個特征是，它分布的區域比一次應力小，具有局部性質。由于具有這兩個特點，二次應力的應力強度達到屈服極限，即發生塑性變形時，只會引起容器局部區域屈服，與此相鄰的區域仍呈彈性狀態，容器不至于因此而立即破壞。其次，二次應力是由于變形受到某種限制而引起的，因此當應力達到屈服極限而發生屈服時，變形變得比較自由，所受的限制也就大大地減小，屈服后，不僅不會斷續增加，還會有一定程度的緩和。
(3)峰值應力是指扣除薄膜應力和彎曲應力（包括一次應力和二次應力）后，沿壁厚成非線性分布的應力稱為峰值應力。峰值應力發生在小半徑過渡圓角、局部未焊透處的應力增值。
峰值應力的特性是分布區域很小，沒有明顯變形，可能成為疲勞破壞（低循環疲勞）和脆性變形的起源。
屬于峰值應力的有殼體與接管連接處（內過渡圓角或過渡圓角）應力集中區最大應力沿壁厚均勻分布部分和成線性分布部分的應力。
(4)壓力容器的壁厚是根據它所承受的內壓力或外壓力值確定的。
展開 簡介
壓力表是以大氣壓力為基準，用于測量小于或大于大氣壓力的儀表。在壓力容器上，壓力表是測量壓力容器中介質壓力的一種計量儀表。
壓力表的種類較多，有液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。壓力容器大多使用彈性元件式的單彈簧管壓力表。
壓力表在工業過程控制與技術測量過程中，由于機械式壓力表的彈性敏感元件具有很高的機械強度以及生產方便等特性，使得機械式壓力表得到越來越廣泛的應用。
機械壓力表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產生彈性變形。機械壓力表采用彈簧管（波登管）、膜片、膜盒及波紋管等敏感元件并按此分類，所測量的壓力一般視為相對壓力。一般相對點選為大氣壓力。
彈性元件在介質壓力作用下產生的彈性變形，通過壓力表的齒輪傳動機構放大，壓力表就會顯示出相對于大氣壓的相對值（或高或低）。
在測量范圍內的壓力值由指針顯示，刻度盤的示值范圍一般做成270°。
不銹鋼壓力表結構原理
不銹鋼壓力表由導壓系統（包括接頭、彈簧管、限流螺釘等）、齒輪傳動機構、示數裝置（指針與刻度盤）和外殼（包括表殼、表蓋、表玻璃等）所組成。
外殼為氣密型結構，能有效地保護內部機件免受環境影響和污穢侵入。對于在外殼內充液（一般為硅油或甘油）的儀表，能夠抗工作環境振動較劇和減少介質壓力的脈動影響，如下圖示。
分類
1.壓力表按其測量精確度，可分為精密壓力表(GB/T 1227-2017)和一般壓力表(GB/T 1226-2017)。精密壓力表的測量精確度等級分別為0.1、0.16、0.25、0.4級；一般壓力表的測量精確度等級分別為1.0、1.6、2.5、4.0級。
2.壓力表按其指示壓力的基準不同，分為一般壓力表、絕對壓力表、差壓表。
展開 題目：夾套內介質為蒸汽，設計壓力0.5Mpa，內筒及夾套材料均為Q245R，設計溫度150℃。設計溫度下的許用應力為140Mpa，常溫下許用應力為148Mpa。該設備的液壓試驗壓力PT正確的是（ ）。
A.0.66Mpa(內筒)，0.75Mpa (夾套)
B.0.75Mpa(內筒)，0.66Mpa(夾套)
C.0.66Mpa(內筒)，0.66Mpa夾套)
D.0.75Mpa(內筒)，0.75Mpa(夾套)
針對上面的題目，我們來進行延伸講解。
GB/T 150中明確了確定公用元件的計算壓力時，應考慮相鄰室之間的最大壓力差。
中間受壓元件的設計壓力參數，根據以下不同的工況進行選取：
1、內筒常壓，夾套正壓
內筒以夾套設計壓力作為外壓計算的計算壓力；以夾套水壓試驗壓力作為外壓校核的計算壓力。
2、內筒正壓，夾套正壓
非壓差法設計：不能保證任何時候兩側同時受壓
以內筒設計壓力作為計算壓力并確定壁厚；按夾套設計壓力作為外壓計算的計算壓力；以夾套水壓試驗壓力作為外壓校核的計算壓力。
壓差法設計：能保證任何工況下兩側同時受壓
以設計壓差作為中間受壓元件計算壓力并確定壁厚，當內筒壓力比夾套壓力大時，按內壓計算；當內筒壓力比夾套壓力小時，按外壓計算；以夾套水壓試驗壓力作為中間受壓元件外壓校核的計算壓力。
3、內筒真空，夾套正壓
以設計壓差作為中間受壓元件的計算壓力并確定壁厚；按夾套水壓試驗壓力作為外壓校核的計算壓力。
展開 關于壓力容器分析設計的討論大多是基于ANSYS的應力線性化，而這方面Abaqus的公開資料不多，其實Abaqus早期版本就提供了在CAE界面下進行應力線性化的操作，為方便初學者使用Abaqus進行壓力容器分析設計，這篇文章介紹一下Abaqus應力線性化。
01. 壓力容器分析設計規范
目前最成熟、使用最多的壓力容器規范是由美國機械工程師協會（ASME）的鍋爐及壓力容器委員會（BPVC）制定的，我國的壓力容器相關規范有GB150、JB4732、JB4734等。
壓力容器的分析設計有別于傳統設計，主要是指通過有限元計算來校核壓力容器的設計方法，在ASME的壓力容器規范中是ASME Sec VIII Div 2的部分，相當于我國的JB4732。
分析設計的重要環節是應力線性化，為什么要進行應力線性化呢？其實主要是因為壓力容器的不同類型的故障（失效）模式是由不同類型的應力引起的，所以ASME的研究人員將它們進行了應力分類。
壓力容器的各種失效模式
ASME壓力容器規范的應力分類
如上圖所示，這些應力的類別大致分為三類：一次應力、二次應力和峰值應力，它們分別對應不同的故障模式。
一次應力與總塑性變形（gross plastic deformation）有關；
二次應力（在一次應力的基礎上）與增量塑性坍塌（incremental plastic collapse）有關；
峰值應力（在一次與二次應力的基礎上）與疲勞失效（fatigue failure）有關。
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基于ABAQUS軟件，用殼單元進行波紋管（管道連接件）的建模，在波紋管中心建立柱坐標系，輸入壁厚減薄的公式表征壁厚的非均勻分布。備注：需要提前在場邊量添加STH命令，厚度結果在后處理查看。
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習壓力容器三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench壓力容器靜力學分析
概述：
本文將對一個壓力容器進行等幅疲勞分析。該壓力容器同時承受壓力及熱載荷。本文將學習如何定義主導疲勞損壞的S-N曲線，并討論多個載荷事件的交互。此外，本文還將介紹如何正確的解釋疲勞結果。
項目描述：
材料為“7075-T6(SN)鋁合金”的壓力容器將接受疲勞壽命的評估，它將同時承受等幅的應力和熱應力載荷。壓力載荷在0.066~3.3Mpa之間波動，
其中條文如下：
4.3.2.1 封頭除符合GB/T25198外,附加要求如下:
a)厚度不大于6 mm 的封頭、不銹鋼封頭、低溫壓力容器用封頭、按簡單疲勞設計壓力容器用封頭以及復合板封頭的覆層不應采用硬印標記。
b)對冷成形鉻鎳奧氏體型不銹鋼封頭,應采用鐵素體儀、參照 GB/T 1954 在相互垂直的兩條母線上進行檢測。其中,橢圓形封頭、碟形封頭檢測點至少應包括頂點、小半徑轉角部位4
[圖片]
<p>封頭用于封閉壓力容器的端部，又稱端蓋，承受內部壓力并確保容器的密封性。根據《<span style="color: rgb(9, 64, 142);">壓力容器封頭</span>（GB/T-25198-2023）》，封頭按照形狀分為半球形、橢圓形、碟形、球冠形、平底形和錐形，適用于不同的場景。</p><p>封頭的質量直接影響容器的安全性和使用壽命。使用仿真APP能夠在研發初期，在虛擬環境中直觀展示出各類封頭在不同工況下的性能情況
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(25, 27, 31);">石油化工生產工藝技術復雜，運行條件苛刻，任何一個小的失誤就有可能導致災難性后果。使用</span><strong style="color: rgb(25, 27, 31);">CAE仿真技術</strong><span style="color: rgb(25, 27
一、案例背景
轉輪高速旋轉會產生離心力，不僅影響轉輪自身的結構強度，還關系到整機穩定性。因此設計時會用計算機軟件對轉輪進行靜力學分析，確保其強度達標，同時還要進行模態分析，算出固有頻率，避免發生共振。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
圖1 幾何模型
二、導入幾何
a. 啟動AIFEM 2024R1；
b. 在窗口左側點擊+新建方案，自定義文件的保存路徑
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習壓力容器相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習壓力容器分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習線性靜結構分析步的建立
3、學習壓力容器分析的載荷施加
4、學習壓力容器對稱循環約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件
