应力分类

求得筒体与封头主体Sm＝153.7MPa；裙座结构Sm1＝ 115.5MPa。
校核线0-0：

校核线0-0通过筒体最大应力处，方向沿壁厚方向，远 离结构不连续处。
圆筒壳体薄膜应力理论解： Pm＝PR/S ＝146.7MPa 与有限元结果相对误差为2.7% 球壳薄膜应力理论解： Pm＝PR/2S ＝122.1MPa 与有限元结果相对误差为0.2%
JB4732钢制压力容器分析 设计应力分类过程简介
一、JB4732应力分类简介：
应力分类的依据: 对容器强度失效所起作用的大小
判断的依据: (1) 应力的作用区域和分布形式
(2) 应力产生的原因
(3)对失效的影响 主要的应力形式: 一次应力, 二次应力, 峰值应力
（一）一次应力 P
——平衡外加机械载荷所必须的应力 基本特征：非自限性 一次总体薄膜应力Pm 容器总体范围内存在 一次弯曲应力Pb 沿壁厚成线性分布的应力


（4）对于线性化后的应力根据标准释义中的相关规定 区分一次总体薄膜应力，一次局部薄膜应力，一次弯 曲应力，二次应力和峰值应力，并分别校核；
实例:球形封头裙座应力分析
图1 反应器结构简图
图2 裙座应力计算模型
应力分析结果：
（JB4732采用第三强度理论）
0-0
1-1
校核线1-1：

校核线1-1通过球壳与筒体连接位置，方向沿壁厚方向。 此处由于结构连续可能会产生较大的应力强度。之后 对校核线的应力分布做等效线性化处理。
路Biblioteka Baidu 1-1

MEMBRANE MEM＋BEND 73.80 128.7
PEAK 22.63
TOTAL 151.0
MEMBRANE 可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局 部薄膜应力。BEND可能是一次弯曲应力也可能属于二 次应力。MEM PLUS BEND根据前2者可能是一次薄膜+ 一次弯曲(1.5kSm)，也可能是一次+二次应力(3Sm)。 ANSYS只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性 化应力来区分薄膜应力弯曲应力和峰应力，而不能分 出总体薄膜应力和局部薄膜应力，一次应力还是二次 应力。


JB4732中提到：符号Pm 、 PL、Pb 、 Q和F不是只表示一个 量，而是表示σx 、 σy 、 σz 、 τxy 、 τyz 、 τzx一组共六个应 力分量。叠加是指每种分量各自分别叠加。
路径1-1应力分类结果：
路径 1-1 MEMBRANE 73.80 PL＝SⅡ TOTAL 151.0 PL+Pb +Q+F＝SⅤ
一次局部薄膜应力PL
在结构不连续区产生的薄膜应力
(二）二次应力 Q
——相邻部件的约束或结构的自身约束所引起 的正应力或切应力 基本特征：自限性
① 总体结构不连续处的弯曲应力 ② 总体热应力
（三）峰值应力 F
——由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠 加到一次加二次应力之上的应力增量
应力强度计算 :
4-4
2-2 5-5
116.8
53.60 54.00 PL＝SⅡ ≤1.5KSm
112.3
101.7 98.93 PL＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm
68.72
11.60 43.36
167.8
110.4 118.9 PL+Pb +Q+F＝SⅤ ≤Sa
结论：应力 校核满足要 求，设计合 理。
路径4-4
路径5-5
应力强度: 该点最大主应力与最小主应力之差 五类基本的应力强度:
S I , S II , S III , S IV
和
SV
(1) 一次总体薄膜应力强度 SⅠ (2) 一次局部薄膜应力强度 SⅡ (3) 一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应（PL+Pb） 强度 SⅢ (4) 一次加二次应力（ PL+Pb +Q）强度 SⅣ (5) 峰值应力强度 SⅤ（由PL+Pb +Q+F算得）




[7]陈小辉.基于有限元法压力容器分析设计方法的评议. 硕士论文，2010.
MEM＋BEND 128.7 PL＋Pb＋Q＝SⅣ
≤1.5KSm

≤3Sm
≤Sa
JB4732中一般钢材的设计应力强度值Sm为下列各值中 的最低值：
（a）常温下标准抗拉强度下限值的1/2.6；
（b）常温下屈服强度ReL(RP0.2)的1/1.5；
（a）设计温度下屈服强度RteL(RtP0.2)的1/1.5 ；
应力强度限制 :
（1）一次总体薄膜应力强度S1
限制条件：S1≤KSm
K----载荷组合系数， K=1.0~1.25
（2）一次局部薄膜应力强度SⅡ
限制条件：SⅡ ≤1.5KSm
（3）一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应力强度SⅢ
限制条件：S Ⅲ ≤1.5KSm
（4）一次加二次应力强度SⅣ 限制条件：S Ⅳ ≤3Sm
三、参考文献

[1]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准[S]. [2]JB4732 钢制压力容器-分析设计标准释义[S]. [3]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备 技术，2002. [4]丁伯民.对欧盟标准EN13445基于应力分类法分析设 计的理解[J].压力容器，2007. [5]陆明万等.压力容器应力分析设计方法的进展和评述 [J].压力容器，2009. [6]叶夏妮等.应力等效线性化处理中的若干问题[J].压力 容器，2011.
路径 0-0 MEMBRANE 150.6 Pm＝SⅡ ≤KSm MEM＋BEND 157.8 Pm＋Pb＋Q＝SⅣ ≤3Sm TOTAL 157.9 PL+Pb +Q+F＝SⅤ ≤Sa
圆角过渡处分析结果：
路径 3-3 MEMBRANE 117.8 MEM＋BEND 119.9 PEAK 33.96 TOTAL 152.5
（5）峰值应力强度SⅤ 限制条件：S Ⅴ ≤Sa
Sa----由疲劳设计曲线得到的应力幅
二、应力分类法具体操作
应力分类的原则与实施：

（1）对工程结构进行弹性分析，写出应力分析报告； （2）根据应力分布规律选择进行强度校核的各截面位 置；压力容器部件关心的应力沿壁厚的分布规律及大 小，所以取通过应力最大值点沿最小壁厚方向的校核 线，如果其他方向上的应力水平更高则应补充校核； （3）对校核线上的应力分布作等效线性化处理，分解 出薄膜应力，弯曲应力和非线性应力；