压力容器设计审核人员培训压力容器设计计算和绘图软件
压力容器设计审核人员培训_GB150.3-2019_压力容器_第3部分：设计_第5、6章
2）对对接圆筒的影响。 外压圆筒计算长度L的意义：
L为两个始终保持圆形的刚性截面之 间的距离。椭圆封头曲面深度的1/3处可 视为能保持圆形的截面，为此由两个椭 圆封头与圆筒相连接的容器，该圆筒的 外压计算长度L=圆筒长度+两个椭圆封 头的直边段长度+两倍椭圆封头曲面深度 的1/3。
21
2.碟形封头 受力、变形特征，应力分布，稳定，
不同a/b的K见GB150.3第117页表5-1。标准椭圆封头K=1。
15
边缘应力的特性
由边缘力和边缘力矩引起的边缘力具有以下 两个特点：
（1）局限性 （2）自限性
16
2）计算公式
因K为封头上的最大应力与对接圆筒中的环向薄膜应 力的比值，则封头计算厚度为对接圆筒计算厚度的K倍。 又圆筒壁厚为等径球壳壁厚的2倍，故有椭圆形封头厚度： δ=K×δ圆筒≈2Kδ球壳
考虑，其最小长度应不少于2 0.5Diδrcoαs 。与之
相接的圆筒加强段最小长度取圆筒局部轴向弯曲
应力的衰减长度，应不少于2 0.5Diδr
。
41
（3）锥壳小端加强段
在锥壳半顶角稍大时，锥壳小端与圆筒连接处往往会引 起较大的环向局部薄膜应力，由此需要对锥壳小端和与之相 接的圆筒同时进行加强，加强段厚度均为δr：
（2） 边缘问题及应力分布情况 球冠和圆筒的连接部位受边界力等
作用，在原薄膜应力的基础引起附加的径 向、周向弯曲应力及局部薄膜应力。根据 应力分析表明：它们的最大应力发生在连 接处边缘，且为径向应力，其中弯曲应力 占相当的比重。
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球冠封头受力作用示意图
31
（3） 厚度计算公式
QpcDi
2t
3
VeslCADVer0压力容器项目工程图软件
前言VeslCAD Ver 1.0 压力容器工程图软件是克莱特科技有限公司基于Autodesk公司的绘图平台—AutoCAD 2000以上版本开发的压力容器工程图辅助设计软件。
根据《化工设备设计文件绘制规定》（HG/T 200668-2000）中有关化工设备工程图的绘制规定，本软件在此基础上更深入一步，所绘制图形基本达到施工图的深度，所有壳体均是双线表达，以便于用户进一步在此基础上完成施工图的绘制。
软件在完成绘图后，自动将主体件材料的明细表汇总出来，供报价参考，大大提高在依据工程图进行工程报价阶段的效率。
1.软件安装软件的安装时，详见安装说明，此处不再详细介绍。
2.压力容器工程图CAD (VeslCAD Ver 1.0)简介压力容器工程图CAD是基于AutoCAD 2000及AutoCAD 2002版开发的压力容器工程图辅助设计系统，主要针对以下几种常见的容器类型进行工程图的绘制：(1) 双鞍座支承的卧式容器双鞍座支承的卧式容器在压力容器设计行业中是较常见的一种容器类型，该种容器支座标准是JB/T 4712-92 《鞍式支座》，基本零部件是由左、右封头，筒体，鞍座构成的。
(2) 支耳式支座立式容器该类容器的支座是支耳，支耳式支座标准是JB/T 4725-92 《支耳式支座》，封头的类型可以是锥形封头、球封、椭圆封头，支耳的数目可以由用户自定。
(3) 支腿式支座立式容器该类容器的支座是支腿，支腿式支座标准是JB/T 4725-92 《支腿式支座》，封头的类型可以是锥形封头、球封、椭圆封头，支腿的数目可以由用户来定。
(4) 裙座支承的塔式容器塔式容器在压力容器设计工作中是一类较为重要的容器，该类容器主要是以裙座为支承，其中容器内部有较多的内件，内件的型式主要有：塔盘、填料、分布器等等，目前本软件按HG/T 200668-2000（征求意见稿）中工程图要求的绘图风格来表现这些内件。
3. 软件主界面压力容器工程图CAD——VeslCAD Ver 1.0 软件主界面如下图所示：图3-1 压力容器工程图软件启动界面在单击工具条上的“压力容器数据输入”按钮，在AutoCAD绘图区左侧将显示出压力容器工程图CAD—— VeslCAD数据输入的主界面，主界面可以浮动到AutoCAD客户区的任意位置，主界面上主要有以下几项：(1) 工具条工具条上对应的按钮其主要功能如下：-- 打开已经保存的数据文件；-- 当前输入的数据存盘为数据文件；-- 当前输入的数据或已打开的数据文件以新的文件名存盘；-- 依据当前的数据文件进行工程图绘制；-- 统计生成压力容器主体材料表；-- 对压力容器上的管口进行汇总；-- 显示本软件的帮助；(2) “数据输入”、“图档”TAB页在“数据输入”的TAB页中主要是以装配树、简图显示当前容器的类型，数据的组织方式；以控制各类数据的输入，主要是以下几类数据的输入：a. 压力容器主体零部件（筒体、封头、支座等等）b. 压力容器上的接管数据的输入c. 塔器上填料、塔盘参数的输入“图档”TAB页，在工程图绘制完成后，列出依据当前压力容器数据文件所绘制的工程图及其缩略预览图，用户可以单击图形文件名列表中的行，显示所选择的图纸的缩略预览图；也可双击图形文件列表中的行，在AutoCAD当前窗口打开所选的图形；以上的内容请参阅帮助中的相关部分。
压力容器CAD培训教程
•
1996年6月，AutoCAD R13版本问世；1998年1月，
推 出 了 划 时 代 的 AutoCAD R14 版 本 ； 1999 年 1 月 ，
AutoCAD公司推出了AutoCAD 2000版本。
• （5）在进一步完善阶段中，AutoCAD经历了几个版本， 功能逐渐加强。 2001年9月Autodesk公司向用户发布了AutoCAD2002 版本。 2003年5月，Autodesk公司在北京正式宣布推出其 AutoCAD软件的划时代版本——AutoCAD 2004简体中 文版。 现用最新版本为2005年推出的AutoCAD2006简体中 文版。
从AutoCAD2.17~ AutoCAD 9.03。 • （3）在高级发展阶段里，AutoCAD经历了三个版本，
使AutoCAD的高级协助设计功能逐步完善。它们是1988 年8月推出的AutoCAD 10.0版本、1990年推出的11.0版 本和1992年推出的12.0版本。
•
• （4）在完善阶段中，AutoCAD经历了三个版本，逐步 由DOS平台转向Windows平台。
• 3、PVCAD采用程控方式，用户一次输入数据，程序可 自动绘制出整套施工图（总装图和零、部件图）。在形 成施工图时，程序由符合工程实际的专家系统帮助判断 零部件在施工图上的位置、施工图比例、布图、尺寸标 注、自动排列、拉件号、列出材料明细表及管口表等。
• 2、ComCAD 2.0 化工设备标准零部件绘图软件包包括 以下标准：
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岳希明 郑州大学化工设备设计研究所
联系电话：6
培训内容
一，AutoCAD简介 二，AutoCAD 2000中文版基本操作 三，压力容器强度计算软件介绍
VeslCADVer1.0压力容器工程图软件
VeslCAD Ver 1.0 压力容器工程图软件是克莱特科技有限公司基于Autodesk 公司的绘图平台—AutoCAD 2000以上版本开发的压力容器工程图辅助设计软件。
根据《化工设备设计文件绘制规定》(HG/T200668-2000)中有关化工设备工程图的绘制规定，本软件在此基础上更深入一步，所绘制图形基本达到施工图的深度，所有壳体均是双线表达，以便于用户进一步在此基础上完成施工图的绘制。
软件在完成绘图后，自动将主体件材料的明细表汇总出来，供报价参考，大大提高在依据工程图进行工程报价阶段的效率。
1. 软件安装软件的安装时，详见安装说明，此处不再详细介绍。
2. 压力容器工程图CAD (VeslCAD Ver 1.0) 简介压力容器工程图CAD是基于AutoCAD 2000及AutoCAD 2002版开发的压力容器工程图辅助设计系统，主要针对以下几种常见的容器类型进行工程图的绘制：(1)双鞍座支承的卧式容器双鞍座支承的卧式容器在压力容器设计行业中是较常见的一种容器类型，该种容器支座标准是JB/T 4712-92 《鞍式支座》，基本零部件是由左、右封头，筒体，鞍座构成的。
(2)支耳式支座立式容器该类容器的支座是支耳，支耳式支座标准是JB/T 4725-92 《支耳式支座》，封头的类型可以是锥形封头、球封、椭圆封头，支耳的数目可以由用户自定。
(3)支腿式支座立式容器该类容器的支座是支腿，支腿式支座标准是JB/T 4725-92 《支腿式支座》，封头的类型可以是锥形封头、球封、椭圆封头，支腿的数目可以由用户来定。
(4)裙座支承的塔式容器塔式容器在压力容器设计工作中是一类较为重要的容器，该类容器主要是以裙座为支承，其中容器内部有较多的内件，内件的型式主要有：塔盘、填料、分布器等等，目前本软件按HG/T 200668-2000(征求意见稿)中工程图要求的绘图风格来表现这些内件。
3. 软件主界面压力容器工程图CA VesICAD Ver 1.0 软件主界面如下图所示: CcHHiid Co4»njd mlC MM M图3-1压力容器工程图软件启动界面在单击工具条上的“压力容器数据输入”按钮，在 AutoCAD 绘图区左侧将显示出压力容器工程 图CAD-— VesICAD 数据输入的主界面，主界面可以浮动到 AutoCAD 客户区的任意位置，主界面上主要有以下几项：⑴工具条工具条上对应的按钮其主要功能如下：互J --打开已经保存的数据文件；总--当前输入的数据存盘为数据文件；卫_1 --当前输入的数据或已打开的数据文件以新的文件名存盘；刽 --依据当前的数据文件进行工程图绘制；旦--统计生成压力容器主体材料表；上习--对压力容器上的管口进行汇总;| 鳩 口 M 埶创 二 itfr -二 -X ・住 • X ftM*r fl3 □ 0 G □ aj 兰覽斤■ a 工％矗心器Td 「c J 护」口T•厂Z ZX J4口厂0~0『电** 口囱A--显示本软件的帮助；⑵ “数据输入”、“图档” TAB页在“数据输入”的TAB页中主要是以装配树、简图显示当前容器的类型，数据的组织方式；以控制各类数据的输入，主要是以下几类数据的输入：a.压力容器主体零部件(筒体、圭寸头、支座等等)b.压力容器上的接管数据的输入c.塔器上填料、塔盘参数的输入“图档” TAB页，在工程图绘制完成后，列出依据当前压力容器数据文件所绘制的工程图及其缩略预览图，用户可以单击图形文件名列表中的行，显示所选择的图纸的缩略预览图；也可双击图形文件列表中的行，在AutoCAD当前窗口打开所选的图形；以上的内容请参阅帮助中的相关部分。
压力容器设计审批人员培训
⑶．榫槽面(tongue-groove seal face) 榫槽面是由一对相配合的榫面和槽面组成的密封面， 密封垫片较窄，易被压紧，密封性好，适用于压力较高，介质易燃、易爆、有毒的场合。但更换垫片困难，装配时应注意保护好密封榫面。
⑼ 选择压力容器接管法兰的压力等级或密封面形式时，应考虑介质的毒性或易燃易爆性。
按照HG/T20583-2011 之7.2.3 规定，容器内为易燃、易爆介质或毒性为中度危害和轻度危害的介质，管法兰的公称压力选用应不低于1.6MPa；对毒性为高度或极度危害介质或强渗透性介质， 管法兰的公称压力不小于2.0MPa； 容器内介质毒性为极度危害或高度危害介质或强渗透性介质的中度危害和液化石油气时，接管的法兰应采用带颈对焊管法兰。 低温容器、高温容器、疲劳容器以及Ⅲ类压力容器的接管法兰宜采用带颈对焊管法兰。 高温、高压、不允许泄漏、拆卸次数少的场合的法兰连接形式，宜采用法兰焊唇的焊死结构。
由于带颈平焊法兰和承插焊法兰的结构特点，对其使用亦有限制。可参考GB／T 20801—2006 《压力管道规范工业管道》的规定。 以下场合不得采用承插焊焊接： 1) 可能产生缝隙腐蚀或严重冲蚀的场合； 2) 要求焊接部位及管道内壁光滑过渡的场合； 3) 剧烈循环工况或 GC1 级管道的场合，且承插焊连接接头的公称直径大于 DN50。
垫片性能
操作条件
平面形、O形、波形、齿形、八角形、 椭圆形等
① 非金属垫片 常用材料：石棉橡胶板、橡胶板、聚四氟乙烯、合成纤维、石墨等。 ② 金属垫片 常用材料：铜、铝、低碳钢、不锈钢、合金等。 ③ 组合式垫片 包括：金属包垫片；缠绕式垫片；带骨架的非金属垫片等。
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1、AutoCAD 2000中文版新功能简介
和以前版本相比，AutoCAD2000中文版具有以下优越性：
1, 提 供 多 文 档 设 计 环 境 (MDE ， Multiple Document Environment)，用户可在一个AutoCAD设计环境中同时 打开多个图形文件，实现协同设计，从而提高工作效率。
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岳希明 郑州大学化工设备设计研究所
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培训内容
一，AutoCAD简介 二，AutoCAD 2000中文版基本操作 三，压力容器强度计算软件介绍
SW6-1998 v3.5 (上海化工设备技术中心站）
第一篇 AutoCAD2000
一、AutoCAD简介
ＣAＤ computer-aided design（计算机辅助设计）
• 1.1、标题栏在大多数的Windows应用程序里面都有， AutoCAD 2000的标题栏在应用程序的最上面，它的左 侧用来显示当前正在运行的图形文件名称，它的右侧为 最小化、最大化（还原）和关闭按钮。
1.2、菜单栏包括十二个菜单项，这些菜单包含了 AutoCAD常用的功能和命令。
• 1.3、状态栏位于AutoCAD 2000底部，它反映了此时的 工作状态。当您将光标置于绘图区域时，状态栏左边显 示的是当前光标所在位置的坐标值，这个区域称为坐标 显示区域。 状态栏右边是指示并控制用户工作状态的8个按钮。 用鼠标单击任意一个按钮均可切换当前的工作状态。当 按钮被按下时表示相应的设置处于打开状态。
• 应用举例：
（1）PVCAD V3.0 化工设备CAD施工图软件包。
1、PVCAD所有语言为FORTRAN、Visual Basic和汇编结 合AutoCAD编写，所用的绘图图素，如点、线、面、块 等内容为自行开发，以DXB文件形式与AutoCAD接口， 故运行速度快（形成一张总图只需1～2分钟），形成文 件小，软件兼容性强，也为用户输出图形、增加非标零 部件及图面修改提供了必要手段。
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LANSYS自动产生规范化格式、加入 封面、目录及图形公式甚至表格的设计计 算书，方便用户存档。
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由于SW6-2019以Windows为操作平台， 不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面， 因而允许用户分多次输入同一台设备的原始 数据、在同一台设备中对不同零部件原始数 据的输入次序不作限制、输入原始数据时还 可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极 大地方便用户使用。一个设备中各个零部件 的计算次序，既可由用户自行决定，也可由 程序来决定，十分灵活。
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1、b型和e型管板结构中管板周边不布管区较
宽（k＞1）的结构；
2、管板与壳程筒体法兰搭焊连接的结构；
3、管板与壳程筒体法兰平齐焊连接的结构。
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另外，对于k≤1的b型和e型管板结构，本 模块实际也能计算。考虑到这两种结构在 GB151-2019计算方法的范围之内，对于同样的 一个结构， ，按GB151-2019的方法和按 JB4732-95的方法进行计算所得到的结果必定有 所不同。因此，本模块在给出计算结果的同时，
压力容器 设计审批人培训
（六）
二〇一二年二月
1
内容简介
一、压力容器设计计算应用软件 二、CAD画图应用软件
2
一、压力容器设计计算应用软件 计算软件 SW6-2019《过程设备强度计算软件包》 LANSYS PV1.2《压力容器强度设计系统》 VAS2.0《压力容器分析设计系统》
3
1、 SW6《过程设备强度计算软件包》
7
为了便于用户对图纸和计算结果进行校核， 并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求， 本软件可以打印用户输入的原始数据。
计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及 直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的 《设计计算书》等多种方式，给出相应的计算 结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件 存档的不同需要。
压力容器CAE基础知识培训教材
现代 有限元法第一个成功的尝试 ，是Tunner ， clough等人于1956年将刚架位移法推广应用于弹性力 学平面问题，在分析飞机结构时得到的成果，他们 第一次给出了用三角形单元求得平面应力问题的正 确解答。
随着高速计算机的发展，有限元的应用也以惊人的速 度发展，现在有限元法已经被工程师和科学家们公认是 一种完美和方便的分析工具。
CAE的应用领域
现在CAE技术的应用范围很广泛， 几乎覆盖了设计领域的各个方面；
大型通用有限元软件能够有效解 决各类大型复杂结构的强度、刚度、 屈曲、模态、动力学、热力学、非 线性、（噪）声学、流体-结构耦合、 气动弹性、超单元、磁场、流体动 力学、惯性释放及结构优化和可靠 性设计等问题。
(4.27)
(6) 求节点①的支反力 由式(4.12)可知，对单元①的势能对其单元节点位
移求变分，可以得到该单元的平衡方程，即
(1) 0
q(1)
(4.28)
即
(4.29)
节点1的外力为：
可见，有限元法可以得到较为精确的解。
有限单元法简介
虽然近些年才采用了有限元这个名字，有限元的 概念在几个世纪以前就已经用过了。例如：古代数 学家用多边形逼近圆的办法求出圆周长以及圆的面 积；现在人们日常生活中丈量土地的时候也是分成 一块一块进行的，这都是利用了有限元的基本思想
L
K
二维或轴对称实体单元
UX, UY
I P
M L
I
J
O 三维实体结构单元
N
UX, UY, UZ
K
J
J 三维梁单元
UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ I
L
K
I
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由于SW6-1998以Windows为操作平台， 不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面， 因而允许用户分多次输入同一台设备的原始 数据、在同一台设备中对不同零部件原始数 据的输入次序不作限制、输入原始数据时还 可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极 大地方便用户使用。一个设备中各个零部件 的计算次序，既可由用户自行决定，也可由 程序来决定，十分灵活。
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LANSYS以用户为中心运作。用户选择 需要的设备，并可添加零件，更可以由用户 组合零件建立自己的设备，甚至零件名称也 可由用户命名。
LANSYS强大的及时计算功能，加上数 据输入、图形提示、计算结果同页集成，用 户所见即所得，甚至重要的中间数据也能及 时看到，直观高效。
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带页标签的工作簿式设计，使得计算 项之间的切换准确快捷，如同翻看设计书 一样，而且计算项计算通过后页标签图标 将由红色变为绿色。
8
⑵．SW6-98软件内容 SW6-98软件有10个设备级计算程序，一个
零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。 每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标 就能使某个程序运行。
SW6-98对一种设备的输入数据文件都规定了一 个后缀名。
9
10个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表
程序计算内容
内容简介
一、压力容器设计计算应用软件 二、CAD画图应用软件
1
一、压力容器设计计算应用软件
计算软件 SW6-1998《过程设备强度计算软件包》 LANSYS PV1.2《压力容器强度设计系统》 VAS2.0《压力容器分析设计系统》
2
1、 SW6《过程设备强度计算软件包》
SW6-98《过程设备强度计算软件包》，是 以国标Gቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ150-98《钢制压力容器》；GB151-99 《钢制管壳式换热器》；GB12337-98《钢制球 形储罐》；JB/T4710-2005《钢制塔式容器》； JB/T4731-2005《 钢 制 卧 式 容 器 》 及 HG2058298《钢制化工容器强度计算规定》为编制依据。 它的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行 过程中直观、方便、灵活。
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可用于计算超出GB151-1999范围的固定管板
按JB4732-95所给出的解析方法进 行固定管板计算的模块，并已将其集 成到SW6-1998中。该模块主要针对超 出GB151-1999范围的一些固定管板结 构，给出了进行设计计算的补充手段。 具体来说，该模块的计算方法是基于 JB4732-95附录Ⅰ，可用于计算以下结 构的固定管板结构 。
3
该软件包含了10个设备计算程序，每 个设备计算程序既可进行设备的整体计算， 也可进行该设备中某一个零部件的单独计 算。
4
零部件计算程序可单独计算最为常用 的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开 孔补强、法兰等受压元件，也可对 HG20582-1998《钢制化工容器强度计算规 定》中的一些较为特殊的受压元件进行强 度计算。十个设备计算程序则几乎能对该 类设备各种结构组合的受压元件进行逐个 计算或整体计算
塔设备 带夹套立式容器 （带或不带搅拌） 卧式容器 固定管板换热器
U 形管换热器
输入数据文件 名后缀名
.col
.rec
.htk .fix .uex
程序计算内容
浮头式换热器 填函式换热器 高压设备 球形储罐 非圆形容器 零部件
输入数据文 件名后缀名
.efe .efe .hpv .sph .ncv .par
7
⑴.SW6-98在使用过程中有以下特点: 在数据输入时可随时退出程序运行，程序运
行时数据输入和运算可以任意交替进行，对于结 构数据的输入在界面上采取了图形提示，在一个 设备计算程序中，各数据输入页面可方便的随意 切换。
计算结果可用两种形式输出。一种是屏幕 显示，另一种是通过WORD以表格形式打印输 出或作为文件存放。
6
为了便于用户对图纸和计算结果进行校核， 并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求， 本软件可以打印用户输入的原始数据。
计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及 直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的 《设计计算书》等多种方式，给出相应的计算 结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件 存档的不同需要。
输入数据缺省值设置、标准元件数据 套用功能(如法兰、型钢)，不仅降低了用户 工作强度，也为用户提供了参考数据。
LANSYS自动产生规范化格式、加入 封面、目录及图形公式甚至表格的设计计 算书，方便用户存档。
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1、b型和e型管板结构中管板周边不布管区较 宽（k＞1）的结构；
2、管板与壳程筒体法兰搭焊连接的结构； 3、管板与壳程筒体法兰平齐焊连接的结构。
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另外，对于k≤1的b型和e型管板结构，本 模块实际也能计算。考虑到这两种结构在 GB151-1999计算方法的范围之内，对于同样的 一个结构， ，按GB151-1999的方法和按 JB4732-95的方法进行计算所得到的结果必定有 所不同。因此，本模块在给出计算结果的同时， 将提示用户，对于这样的结构，应采用GB1511999的方法进行计算。
本模块采用的应力评定准则同GB151－1999。
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2、LANSYS PV1.2《压力容器强度设计系统》 ⑴LANSYS PV1.2计算内容
a、GB150-1998 b、GB151-1999 c、GB19749-1997 压力容器波形膨胀节 d、大开孔（HG20582-1998压力面积法）
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LANSYS依据GB150-1998、GB1511999、GB16749-1997、GB12337-1998、 JB4731-2000、JB4710-2000、 HG/T20569-94及有关基础标准进行编制， 在尊重原标准及行业习惯的原则下作了合 理的分类，八十多种零件项(计算项)归纳为 壳与封头、平盖与法兰、换热器零件、非 圆形截面容器、筒体端部五类，设备类包 括换热器、卧式容器、直立容器、搅拌器 等几大类。