压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法
压力容器设计基础讲义
压⼒容器设计基础讲义压⼒容器设计基础讲义第⼀部分、压⼒容器设计基础知识第⼀章压⼒容器失效模式压⼒容器在载荷作⽤下丧失了正常的⼯作能⼒称为失效。
压⼒容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。
压⼒容器失效常以三种形式表现出来：强度、刚度、稳定性。
压⼒容器建造标准中主要考虑的失效模式：1）短期失效模式：（1）脆性断裂（2）韧性断裂（3）超量变形引起的接头泄漏（4）超量局部应变引起的裂纹形成或韧性剪切（5）弹性、塑性或弹塑性失稳2）长期失效模式：（1）蠕变断裂（2）蠕变超量变形（3）蠕变失稳（4）冲蚀、腐蚀（5）环境助长开裂，如：应⼒腐蚀开裂3）循环失效（1）扩展性塑性变形（2）交替塑性（3）弹性应变疲劳或弹-塑性应变疲劳（4）环境助长疲劳，如：腐蚀疲劳第⼆章 GB150适⽤范围（1）适⽤的设计压⼒①对于钢制容器不⼤于35MPa；②其它⾦属材料制容器的设计压⼒适⽤范围按相应引⽤标准确定。
（2）适⽤的设计温度范围①设计温度范围：－269℃～900℃。
②钢制容器不得超过按GB 150.2 中列⼊材料的允许使⽤温度范围。
③其他⾦属材料制容器按本部分相应引⽤标准中列⼊的材料允许使⽤温度确定。
（3）下列各类容器不在标准的适⽤范围内：①设计压⼒低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；②《移动式压⼒容器安全监察规程》管辖的容器；③旋转或往复运动机械设备中⾃成整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；④核能装置中存在中⼦辐射损伤失效风险的容器；⑤直接⽕焰加热的容器；⑥内直径（对⾮圆形截⾯，指截⾯内边界的最⼤⼏何尺⼨，如：矩形为对⾓线，椭圆为长轴）⼩于150mm的容器；⑦搪玻璃容器和制冷空调⾏业中另有国家标准或⾏业标准的容器。
（4）对不能按 GB 150.3确定结构尺⼨的容器或受压元件，允许采⽤以下⽅法进⾏设计:①按照附录C的规定，进⾏验证性实验分析（如实验应⼒分析、验证性液压试验）。
球形封头开孔补强四种设计方法对比
球形封头开孔补强四种设计方法对比孙 禹∗ 华陆工程科技有限责任公司 西安 710065摘要 本文简要介绍了如何使用解析法、应力分类法、极限载荷法和弹塑性分析法确定压力容器结构的最大允许载荷，并以球壳模型和球壳+接管模型为算例，分别使用上述四种方法确定结构的最大允许载荷，通过对数值计算结果的对比分析得出以下结论：常规设计方法的安全裕量随着厚径比的增大而逐渐减小，在使用常规设计法确定结构尺寸时，对于壁厚较大的设备应适当提高设计裕量；使用应力分类法确定厚壁容器的结构尺寸时可能偏于危险，此时应采用更为合理的极限载荷分析法或者弹塑性应力分析法。
关键词 解析法 应力分类法 极限载荷分析法 弹塑性应力分析法 最大允许载荷。
∗ 孙 禹：工程师。
2015年毕业于北京化工大学 动力工程及工程热物理专业获硕士学位。
现主要从事压力容器设计工作。
联系电话：029-********，E-mail ：************************。
压力容器的设计根据计算方法不同可以分为常规设计法和分析设计法。
因为一般压力容器厚度方向尺寸远远小于另外两向尺寸，所以常规设计将压力容器简化为薄壳结构，以回转薄壳无力矩理论为基础，求得结构尺寸的解析解。
经过多年的发展，常规设计理论已经日趋完善，目前工程领域中绝大多数压力容器均可以通过常规设计完成设计工作。
近年来，随着计算机处理能力的不断提升，以有限单元法为理论基础的分析设计取得了很大的发展，在压力容器设计领域逐渐占有一席之地，尤其在常规设计无法解决的领域发挥了极大的作用，帮助设计人员完成设计工作，使得在复杂温度场、交变载荷等苛刻工况作用下的设备得以安全运行[1]。
壳体与接管相贯的结构在压力容器中最为常见，壳体开孔处的强度问题也直接影响设备的安全。
常规设计对壳体的开孔补强主要采用等面积补强法；分析设计根据材料模型和结构响应不同可分为弹性分析和塑性分析，目前，国际上广泛应用的主要有应力分类法、极限载荷分析法、弹塑性应力分析法。
压力容器接管区应力集中弹塑性有限元分析
压力容器接管区应力集中弹塑性有限元分析压力容器在石油化工企业生产过程中是一种非常常见的设备，压力容器设备具有储存液体、气体的作用。
压力容器主要包括：储运容器、反应容器、热换器以及分离器。
压力容器接管区的主要目的是为了符合工艺需求，但是也造成接管区出现复杂的应力状态，通过对压力容器接管区应力进行对比和分析，在掌握压力容器的筒体、接管以及连接部位应力状况的基础上，对比压力容器接管区应力集中弹性塑形变化，并提出相关的解决措施，能够有效提高压力容器接管区的强度。
不断对压力容器进行改进，使压力容器的设计，制造，检验以及使用等环节都能得到充分保障，实现了压力容器的迅速发展。
标签：压力容器;应力集中;有限元分析压力容器是一种广泛应用于石油化工企业的常用设备，压力容器由于结构和工艺要求存在差异性，一般情况下需要进行开孔装接管。
但是压力容器在运行过程中具有突变的几何形，在接管区域往往会形成不连续的应力变化，导致接管区出现应力集中的情况，引起压力容器局部发生高应力现象，因此，需要利用有限元分析开孔接管区的应力集中变化，确保压力容器能够安全运行。
一般情况下，压力容器接管器具有复杂的应力状况，导致该现象的原因主要包括：第一，对压力容器进行开孔会对容器壳体造成破坏，缩小容器承载面积，导致压力容器边缘接管区域出现应力集中。
第二，压力容器接管区会出现断层性结构，接管区域和壳体在受到内压影响下会发生变形，在协调变形中会出现边缘应力，因此，需要利用有限元分析法进行压力容器应力集中计算。
1模型的有限元分析1.1几何模型机载荷在进行模拟过程中使用有限元模型主要是根据压力容器的结构特性和荷载特征。
但是在实际应用过程中，压力容器的结构特征和载荷特征为轴对称，因此在实验过程中，可以在对称面施加一定的对称约束力，并且在接管端不施加轴向移位约束，并对压力容器的筒体以及接管区域施加压力载荷，可以忽略重力及外压对计算结果的影响。
1.2网格划分基于仅是对于在内压作用下接管应力的研究，因此针对这些情况，可以实行结构对称性应用，利用有限元模型对接关系进行建模，接管除外伸长度与筒体长度都要比起边缘应力缩减长度要大。
压力容器的弹塑性应力及可靠性分析
＝
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（ ｕ －Ｐ ） Ｐ－ １ ｎ＋
－ Ｒ ＿ ＋丁 Ｋ ｎ ｎ Ｃ ｎ １ ｎ
（ 性） 鳢
式 中， 比；
１ 风 分 别 为第 ｎ层 内外 半径 ， 一和 Ｐ 分 别为第 ｎ层 内外 界面上 的压 力 。 为第 ｎ层 外 内半径 和 ｌ
为材料 体积 弹性模量 ；Ｃ 为 与材料 性 能相 关的量 。对于 双层 容器 ，当材 质不 同的两层 容器均 部分 进
采用基于均值和信息熵不变原则的随机一模糊参量转换方法及相应的随机可靠性方法或模糊可靠性方法可以同时对含随机模糊因素的厚壁压力容器的安全可靠性进行近似分析但随机方法更适用于随机特征更强的问题而模糊方法适用于模糊特征更强的问题
维普资讯
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程
１５ ２
采用 基于 实数 编码 的遗传算 法对 复杂布 局 问题进 行求解 ，并对 实数编 码遗 传算 法进 行 改进 ，直接将 问
进行预处理，主要包括问题的简化、相关工程因素的处理等。求解过程 中，首先引入模拟退火算法的思想
对 中间过 程解 进行选 择 ，以防止算 法 出现 “ 熟 ” 象（ 早 现 即防止算 法 出现 超级 个体 而导 致其控 制整个 进化群
体） ；然后 对离 散变量 采用 直接交 叉 的方法 ，对 离散变 量 采用整 体算 术交 叉 的方法 ，并 在连 续变 量变 异前对 其 随机加 一 个扰动 量 ，以控 制其搜 索 范 围；在算法 进化 过程 中 ，对求 解 的中 间结果 按最优 保 留策略进行 处
可靠性 分析 ，将 问题 中的模 糊参 量等 效转 换为 随机参 量 ，再与强度 极 限结合 ，得 容器 可靠度 为 ９． ％。同 ５４ ５ 样按 “ 均值 ”和 信息熵 不变 原则 ，将 问题 中的随 机参量 等效 转换 为正态 型模 糊参量 ，再利用 水平截集 法，
第二章压力容器应力分析
《过程设备设计基础》教案2—压力容器应力分析课程名称：过程设备设计基础专业：过程装备与控制工程任课教师：第2章 压力容器应力分析§2-1 回转薄壳应力分析一、回转薄壳的概念薄壳：（t/R ）≤0.1 R----中间面曲率半径 薄壁圆筒：（D 0/D i ）max ≤1.1~1.2 二、薄壁圆筒的应力图2-1、图2-2 材料力学的“截面法”三、回转薄壳的无力矩理论1、回转薄壳的几何要素（1）回转曲面、回转壳体、中间面、壳体厚度 * 对于薄壳，可用中间面表示壳体的几何特性。
tpD td pR tpD Dt D p i 22sin 24422====⨯⎰θπθϕϕσσαασπσπ（2）母线、经线、法线、纬线、平行圆（3）第一曲率半径R1、第二曲率半径R2、平行圆半径r（4）周向坐标和经向坐标2、无力矩理论和有力矩理论（1）轴对称问题轴对称几何形状----回转壳体载荷----气压或液压应力和变形----对称于回转轴（2）无力矩理论和有力矩理论a、外力（载荷）----主要指沿壳体表面连续分布的、垂直于壳体表面的压力，如气压、液压等。
P Z= P Z（φ）b、内力薄膜内力----Nφ、Nθ（沿壳体厚度均匀分布）弯曲内力---- Qφ、Mφ、Mθ（沿壳体厚度非均匀分布）c、无力矩理论和有力矩理论有力矩理论（弯曲理论）----考虑上述全部内力无力矩理论（薄膜理论）----略去弯曲内力，只考虑薄膜内力●在壳体很薄，形状和载荷连续的情况下，弯曲应力和薄膜应力相比很小，可以忽略，即可采用无力矩理论。
●无力矩理论是一种近似理论，采用无力矩理论可是壳地应力分析大为简化，薄壁容器的应力分析和计算均以无力矩理论为基础。
在无力矩状态下，应力沿厚度均匀分布，壳体材料强度可以得到合理的利用，是最理想的应力状态。
（3）无力矩理论的基本方程a、无力矩理论的基本假设小位移假设----壳体受载后，壳体中各点的位移远小于壁厚。
考虑变形后的平衡状态时壳用变形前的尺寸代替变形后的尺寸直法线假设----变形前垂直于中面的直线变形后仍为直线，且垂直于变形后的中面。
欧盟压力容器标准EN13445分析设计标准概述定稿
为了克服弹塑性增量有限元法的困难，提出了许 多求极限载荷的简化分析方法：
(1) R. Seshadri提出的广义的局部应力应变节点重 新分布法[GLOSS] 与真实的极限载荷差别 较大
(2) D. Mackenzie和J. T. Boyle首先提出的弹性补 偿法 求得极限载荷的值比用弹塑性分析求 得的值小11%~20%，其准确性受网格密度和 单元阶的影响非常大
分析设计最初引入时，在承压设备设计中主 要的分析方法是薄壳不连续分析，它是基于薄壳 理采用有限元法进行承压设备响应分析计算后， 由于有限元分析是基于弹性理论而不是薄壳理论 得到应力数值解，除壳体特别薄以外，应力沿壁 厚呈非线性分布。
以Hechmer和Hollinger等为代表的美国压力 容器研究委员会（PVRC）开展了三维应力 数值解评估技术研究，但难以取得突破性 进展。究其原因，是迄今为止仍未解决以 下几个问题：
1.2.1 极限分析
1.2.2 塑性分析
1.2.1 极限分析
极限分析是假设材料为理想弹塑性（或理想 刚塑性）、结构处于小变形状态时，研究塑性极 限状态下的结构特性。
极限分析的上、下限定理可以用来确定结构的 极限载荷，通常是根据下限定理来求结构的下限 极限载荷。只有比较简单的问题如轴对称结构的 简单容器、环板才能求得其极限载荷。对一些复 杂的结构还无法求出极限载荷的解析解。数值解 多数是根据有限元法和数学规划法相结合而建立 的。
（7） 三倍弹性变形准则
Schroeder将弹性响应的变形取为切线交点变 形，并定义塑性载荷为载荷—变形曲线上测定 变形等于3倍弹性变形时的载荷。
（8） 塑性功准则
该准则是由Gerdeen于1979年提出的。 他建议参数选择原则是：载荷参数与相对 应的变形参数的乘积表示功，例如：力和 位移、弯矩和转角。这时，载荷—变形曲 线下的面积就表示载荷对容器所做的功， 总的功由弹性功和塑性功组成。塑性功可
压力容器分析设计的塑性分析方法
支持 科研技 术人 员参 加压 力容器 学会 组 织的学 术交 流活 动 ， 特从 这 次 学术会 议 交 流论 文 中挑 选 了数篇
文章 ， 杂志上 刊登 ， 在 以飨读 者 。
Ｅ ｕｐ ｎ ｓｅｔ ｎ＆ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ ｑ ｉｍｅｔ ｎｐ ｃ ｏ Ｉ ｉ ｅｅｒｈ Ｉｓｔｔ， ｅ ｉｇ１０ １ ， ｈｎ ） ｉ ｊ
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中 图分 类 号 ： ６ １Ｔ １５ Ｔ一 ５ ；Ｂ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １— ８ ７ ２ １ ） １ ０ ３ ０ １０ ４ ３ （０ １Ｏ ～ ０ ３— ７
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EN13445分析设计基本内容
以Hechmer和Hollinger等为代表的美国压力容器研究委员 会（PVRC）开展了三维应力数值解评估技术研究，但 难以取得突破性进展。究其原因，是迄今为止仍未解 决以下几个问题： (1) 应力分类线或面如何选择 (2) 哪些应力分量应当线性化 (3) 三维有限元分析中的应力如何线性化
1.2 直接方法（非弹性方法）的现状与问题
（4） 两倍的弹性斜率准则
自 1975 年至今， ASME 锅炉与压力容器规范 一直采用的准则。的分散性。但多数情况下塑性 载荷值偏于保守。 Kirkwood 和Moffat对受内压作用的直径相 等的三通结构进行了极限载荷的计算，得出对于 给定的结构按两倍的弹性斜率准则得到的塑性载 荷是不确定的。 Arturs Kalnlns 和 Dean P. Updike 对承受 内压作用的锥形封头、碟形封头与球冠形封头进 行了塑性分析，认为：对同一构件，当选用不同 的载荷—应变（或变形）曲线时，按两倍的弹性 斜率准则确定的塑性载荷误差最大。
（7） 三倍弹性变形准则
EN13445分析设计基本内容
前言
欧盟标准化委员会用了9年时间，起草了欧盟非 直接接触火焰压力容器标准草案prEN13445。该草 案于1999年提交各成员国评议。在2002年3月为欧 盟成员国正式表决通过了修改后的标准EN13445， 并于同年5月30日颁布了该标准第一版。 EN13445-3有两个附录介绍分析设计 即附录B和C。 本文介绍欧盟压力容器标准EN13445分析设计标 准的思想思路和基本内容。
（5） 0.2%残余应变准则
该准则曾经被 ASME1971 年版采用。在由 实验确定载荷—最大应变曲线时，由于最大应变 不易直接测出，故此法实用性并不强。 （6） Demir & Drucker 准则 Demir和Drucker于1963年建议取实验极限载荷 为实际位移等于弹性响应变形（即假设材料仍为 初始弹性响应时的变形）的三倍时的载荷。此定 义的实质就是三倍弹性斜率准则。
压力容器设计制造100问答精要(五)
1. 《固容规》对容积是怎样定义的？对于管壳式换热器壳程和管程、夹套容器中夹套内的容积如何计算？答：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并圆整，且不扣除内件体积的容积。
对于管壳式换热器，壳程容积为不扣除壳程内换热管等内件体积的壳程几何容积，管程容积为管箱几何容积与换热管内容积之和。
对于夹套容器，夹套内的容积为扣除内容器所占体积的夹套几何容积。
2. 压力容器设计单位的职责是什么？答：1．设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责；2．容器的设计檔至少应包括设计计算书和设计图样；3．容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。
3. 压力容器的介质毒性程度和易燃介质如何划分？答：（一）压力容器中化学介质毒性程度和易燃介质的划分参照HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》的规定。
无规定时，按下述原则确定毒性程度：1．极度危害（Ⅰ级）最高容许浓度＜0.1mg/m3；2．高度危害（Ⅱ级）最高容许浓度0.1～＜1.0mg/m3；3．中度危害（Ⅲ级）最高容许浓度1.0～＜10mg/m3；4．轻度危害（Ⅳ级）最高容许浓度≥10mg/m3。
（二）压力容器中介质为混合物质时，应以介质的组分并按上述毒性程度或易燃介质的划分原则，由设计单位的工艺设计或使用单位的生产技术部门提供介质毒性程度或是否属于易燃介质的依据，无法提供依据时，按毒性危害程度或爆炸危险程度最高的介质确定。
4. 多腔压力容器的类别如何划分？答：多腔压力容器按类别高的压力腔的类别作为该多腔容器的类别，但应按每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。
5. 如何选择压力容器用钢？答：选择压力容器用钢应考虑容器的使用条件、焊接性能、制造工艺以及经济合理性。
6. 碳素钢镇静钢Q235钢号A级、B级、C级三个等级的区别是什么？答：Q235A级不做冲击；Q235B级做20℃ V型冲击试验；Q235C级做0℃ V型冲击试验。
使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题-2019年文档
使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题-2019年文档使用SW6―2011计算压力容器开孔补强的几个问题0 引言为满足工艺或结构需要，在压力容器设计中开孔是必不可少的。
容器开孔接管后会引起开孔或接管部位的应力集中，再加上接管上会有各种外载荷所产生的应力及热应力，以及容器材料和制造缺陷等各种因素的综合作用，使得开孔和接管附近就成为压力容器的薄弱部位。
虽然标准和规范对设计和计算都作了较为详细的规定，但在使用SW6-2011过程设备强度计算软件计算开孔补强时需要注意对标准规范中有关定义的理解和把握，灵活运用软件，必要时对有关数据进行调整，才能得到正确的结论，保证设备的安全可靠性。
1 补强方法及适用范围1.1 计算时应注意的问题在使用SW6-2011计算开孔补强之前要先判断接管的直径和壁厚是否满足GB150.3-2011中6.1.3不另行补强的最大开孔直径[1]的要求，满足要求的可以不进行计算，没有进行判断直接输入数据的，生成计算书会显示满足不另行补强的最大开孔直径的要求，不予进行计算。
还需要注意的是单个孔开孔补强计算合格，然而该孔的有效补强区B=2d范围内还有其他开孔，形成孔桥的，则应按孔桥处理。
在计算两相邻开孔中心的间距或者任意两孔中心的间距时对曲面间距应按弧长计算，按照弦长或中心线垂直距离计算是不正确的。
1.2 补强计算方法及适用范围的理解SW6-2011补强计算方法给出四种：等面积补强法、另一补强方法、分析方法和压力面积法。
计算软件中的等面积补强法是指单个开孔的等面积法，联合补强法是指多个开孔的等面积法。
等面积法是开孔补强计算方法中最广泛应用的计算方法，该法是以补偿开孔局部截面的一次拉伸强度作为补强准则的，是以无限大平板上开有小圆孔时孔边的应力集中作为理论基础的，即仅考虑容器壳体中存在的拉伸薄膜应力，对开孔边缘的二次应力的安定性问题是通过限制开孔形状，长短径之比和开孔范围（开孔率）间接考虑的[2]，使用该法应考虑开孔是否满足GB150.3-2011中6.1.1的规定。
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压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法
作者：宋诚
来源：《石油研究》2020年第07期
摘要：压力容器在石油化工行业的应用非常广泛，通过分析压力容器分析设计的应力分类法与塑性分析法的发展，可以实现压力容器应用前景的扩大，并为其良好运行提供参考意见。
进一步推动压力容器在石油化工行业的应用，有效提高压力容器的经济效益。
关键词：压力容器;应力分类法;塑性分析法
近年来很多研究学者对压力容器的工作原理、性能等方面进行研究，并取得了显著效果。
以往的压力容器在设计过程中，都是采用薄膜应力的方式进行设计，将其他应力影响包括在安全系数之中。
但是在实际应用过程中，压力容器及承压部件中，除去介质压力所形成的薄膜应力之外，还会受到热胀冷缩变形而导致的温差应力以及局部应力，因此，在进行压力分析设计时，需要利用应力分类法和塑性分析法，才能够明确不同应力对压力容器安全性的影响，从而有效提高压力容器的科学性和合理性。
1应力分类法
1.1一次应力
一次应力是指压力容器因为受到外载荷的影响，压力容器部件出现剪应力。
一次应力超过材料屈服极限时压力容器就会发生变形破坏。
主要可以分为以下几种情况：第一，总体薄膜应力。
因压力容器受到内压的影响在壳体上出现薄膜应力，总体薄膜应力会在整个壳体上均匀分布，当应力超过材料屈服极限时，壳体壁厚的材料会发生变形。
第二，局部薄膜应力。
是指压力容器的局部范围内，应受到机械载荷或者压力所导致的薄膜应力，其中主要包括支座应力以及力距所形成的薄膜应力。
第三，一次弯曲应力。
由于压力容器受到内压作用的影响，在平板盖中央位置会出现弯曲引力，随着载荷的不断增加，应力会进行重新调整。
1.2二次应力
二次应力是指压力容器部件受到约束而出现的剪应力。
二次应力满足变形条件。
例如，在压力容器的半球形封头以及薄壁圆筒的连接位置，由于受到压力容器内压的作用，两者会出现不同的径向位移，因此两者的连接部位会形成相互约束关系，出现变形协调情况。
在这种情况下，连接部位会附加剪力应力，从而形成二次应力。
二次应力的出现，也是由于局部范围之内材料出现少量变形，相连部位之间约束缓和，变形协调化，变形不会继续发展，将应力值限制
在一定范围之内。
二次应力与其他应力叠加之后，如果不超过规定值，就不会导致压力容器出现损坏。
1.3峰值应力
压力容器的小孔边缘、小圆角半径以及接管根部等区域，由于结构出现变化或者是因为载荷变化，而导致局部压力集中，则压力容器就会产生峰值应力，峰值应力就是压力容器最高应力值。
峰值应力的出现会导致压力容器出现断裂、疲劳破坏的情况。
并不会导致整个压力容器的变形，局部热应力属于峰值应力，因为局部热应力不会导致压力容器整个结构出现明显变形。
2塑性分析法
2.1非线性分析
（1）材料模型。
压力容器的选钢一般具有良好的延展性，在一定范围内的压力变化始终服从胡可定律，当超过弹性极限以后压力容器的材料应力变化不再是线性关系。
因此在设计时需要使用应力分类法进行分析设计，假设材料始终属于弹性形变，在进行弹塑性分析时需要考虑材料的非線性。
在计算极限载荷过程中，可以忽略弹性应变，仅考虑塑性应变，将材料简化为刚塑性模型。
在刚塑性模型基础上，需要准确的考虑压力容器弹性阶段的特性，即理想塑性模型，考虑塑性变形后对材料的强化作用，使其应力应变曲线在塑性阶段近似直线可以表示出塑性强化特性。
（2）屈服准则。
对压力容器进行单向拉伸实验中所得出的应力应变曲线，能够有效判断压力容器材料是否达到屈服值，然而，结合一般应力状态需要结合屈服准则，判断压力容器是否发生塑性变形，在分析设计过程中，应当合理利用屈服准则。
（3）流动准则。
流动准则主要是对压力容器材料屈服过程中塑性应变方向进行充分描述，在进行压力容器分析设计过程中，对于金属材料可以选择关联流动准则。
2.2几何非线性分析
在进行压力容器分析设计的过程中，压力容器结构的总刚度取决于每个单元方向以及单刚，压力容器结构变形会导致单元形状发生改变，从而影响压力容器的总刚度。
小变形对于总高度不会产生过大影响，这主要是由于在最初期几何形状的结构刚度中可以计算出小变形所发生的位移情况。
利用有限元分析法计算出通过激活大应变效应以及几何非线性的影响，大应变
分析是根据当前结构形状而发生的刚度矩阵更新，因此为了确保压力容器分析设计，需要对几何非线性进行详细分析，并将其分析结果进行合理应用。
2.3塑性失效分析
压力容器在进行分析设计的过程中，塑性失效是最为常见的问题之一，因此需要对其进行控制。
塑性失效具有多种模式，塑性失效主要与加载历史有关。
一次加载情况下导致的塑性失效模式是属性垮塌，就是产生过量的塑性变形，并使压力容器丧失承载能力。
一次加载是指载荷由零开始递增逐渐增加到最大值的加载情况。
在进行加载过程中，随着载荷的不断增加，压力容器结构会发生弹性失效，塑性区不断扩张进而发生塑性失效。
假如采用理想塑性材料，复兴区真的应力，只能限于压力容器的屈服值。
当压力容器结构承载能力的各个界面上所有应力分布达到屈服极限时，结构将变成几何变形从而丧失整个承载能力。
因此在进行分析设计过程中，为了确保压力容器的设计效果，就需要对塑性失效问题进行研究，确保压力容器的稳定性和安全性。
3结束语
压力容器的应用非常广泛，为了提高压力容器设计的经济性、合理性、安全性等方面，需要对作用于压力容器的应力进行分类，针对压力容器所承受的不同应力，应力限制范围也会有所不同。
因此，在实际应用过程中，需要选择合适的压力容器设计方法，才能够确保压力容器的正常运行，提高压力容器的工作效率能够有效推动我国工业化建设的加快。
参考文献：
[1]王震宇[1]，吴坚[1]，薛明德[1]，李世玉[2].压力容器球冠形中间封头的应力分析与设计方法[J].压力容器，2018
[2]许守龙.压力容器应力分类分析设计方法[J].一重技术，2018，No.182（02）：20-22.
[3]王超，何帅.分析压力容器应力分析设计方法的进展和评述[J].大科技，2013（15）：278-279.。