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第一篇 中、低压容器1

第一章 压力容器的结构材料及其选用1

第一节 压力容器的失效与材料的关系1

一、韧性断裂1

二、脆性断裂2

三、疲劳2

四、蠕变2

五、腐蚀3

第二节 材料的基本性能4

一、力学性能4

二、耐腐蚀性能7

三、加工工艺性能7

四、物理性能8

第三节 压力容器常用结构材料9

一、钢材9

二、有色金属13

三、非金属材料14

第四节 压力容器材料的选用14

第二章 内压薄壁壳体的常规设计16

第一节 一般回转薄壳的几何概念16

第二节 回转薄壳的无力矩理论与壳体中的应力17

一、壳体理论的基本概念17

二、无力矩理论的基本方程式18

三、回转薄壳中的薄膜应力21

四、无力矩理论的应用条件26

五、壳体中应力分析举例26

第三节 有力矩理论与壳体的边缘问题29

一、有力矩理论29

二、壳体的边缘问题36

第四节 内压薄壁壳体的设计48

一、强度设计公式48

二、计算壁厚的有关参数56

三、容器的最小壁厚63

四、容器的耐压试验64

第五节 壳体结构与强度65

一、壳体的形状与强度65

二、壳体的焊缝结构66

第三章 压力容器的稳定性设计69

第一节 概述69

一、外压容器的稳定性69

二、外压容器的临界压力69

三、轴向压缩圆筒的稳定性70

四、弹性失稳及非弹性失稳70

第二节 外压圆筒的稳定性计算71

一、长圆筒受均布外压时的临界压力71

二、短圆筒受均布径向外压时的临界压力76

三、临界长度78

四、圆筒受径向及轴向均布外压时的临界压力79

第三节 外压圆筒设计79

一、外压容器设计参数79

二、外压薄壁圆筒的许用压力81

三、外压厚壁圆筒的许用压力83

四、图算法84

第四节 圆筒壳受轴向压缩、弯曲载荷及复合载荷的稳定性计算93

一、圆筒壳受轴向压缩93

二、圆筒壳受弯曲载荷94

三、圆筒壳在轴向压缩(包括弯曲载荷)和外压同时作用下的稳定性计算94

第五节 外压圆筒加强圈的设计97

一、加强圈的作用97

二、加强圈的计算98

三、加强圈的结构设计101

第六节 外压封头设计104

一、外压球壳104

二、外压凸形封头105

三、外压锥形封头105

第四章 平板理论及设计108

第一节 概述108

一、平板分类108

二、基本假设108

第二节 受轴对称载荷圆形薄板的基本方程式109

一、平衡方程109

二、几何方程111

三、物理方程112

四、受轴对称载荷圆形薄板的弯曲微分方程式112

第三节 受均布载荷的圆形薄板114

一、周边固定、受均布载荷的圆形薄板114

二、周边筒支、受均布载荷的圆形薄板116

第四节 受轴对称载荷的环形薄板118

一、外周边固支、内周边自由、受均布载荷的环形薄板118

二、外周边筒支、内周边自由、受均布载荷的环形薄板121

三、各种环板的应力及变形122

第五节 受均布载荷的矩形薄板125

一、周边简支、受均布载荷的矩形薄板125

二、周边固支、受均布载荷的矩形薄板125

第六节 平盖设计127

一、圆形平盖127

二、非圆形平盖(椭圆形、长圆形、矩形、正方形)129

第五章 压力容器的零、部件设计131

第一节 中、低压容器法兰联接的密封设计131

一、密封原理和密封垫片的选择131

二、螺栓设计148

三、法兰(Flange)设计153

第二节 容器开孔与补强180

一、开孔附近的应力分析180

二、受内压壳体开孔-接管处的应力集中185

三、开孔补强设计188

第三节 容器支承结构203

一、立式设备支承204

二、卧式设备支承--鞍式支座210

参考文献230

第二篇 高压及超高压容器232

第六章 高压容器的结构设计及厚壁圆筒的强度计算232

第一节 概述232

一、高压容器在化学、石油化工及其他工业中的应用232

二、高压容器的结构特点233

三、高压容器的结构型式233

四、高压容器的材料选择240

第二节 厚壁圆筒的应力及应变分析243

一、整体式厚壁圆筒受内、外压作用下的应力243

二、厚壁圆筒受内、外压作用下的径向位移251

三、厚壁圆筒的温差应力251

第三节 厚壁圆筒的强度计算255

一、高压容器筒体失效的几个准则255

二、单层厚壁圆筒按弹性失效准则的计算256

三、多层厚壁圆筒按弹性失效准则的计算262

第七章 高压容器的零、部件设计270

第一节 高压容器的密封设计270

一、高压容器的密封原理和基本要求270

二、高压容器密封结构的分类与型式270

三、双锥环高压密封的设计计算279

第二节 高压容器的端盖及筒体端部法兰284

一、高压容器的端盖284

二、筒体端部法兰287

第三节 高压容器的紧固件及开孔补强289

一、高压螺栓289

二、卡箍连接290

三、抗剪螺栓连接291

四、径向销连接292

五、高压容器的开孔补强292

第八章 超高压容器设计294

第一节 概述294

一、超高压容器在工程上的应用294

二、超高压容器筒壁应力的特性294

三、提高圆筒强度的途径296

四、超高压容器材料的选择问题296

第二节 厚壁圆筒按塑性失效与爆破失效的设计297

一、厚壁圆筒的极限承载能力297

二、按极限压力的壁厚计算299

三、非理想塑性体圆筒破坏过程及爆破压力计算300

第三节 自增强容器设计302

一、厚壁圆筒自增强的机理302

二、自增强容器的设计计算303

三、最佳超应变度的选择308

四、自增强处理的方法312

五、自增强容器的设计步骤313

六、自增强圆筒的性能313

参考文献317

第三篇 压力容器设计的新方法、新准则318

第九章 压力容器的应力分类设计法318

第一节 压力容器中的应力分类318

一、应力分类设计法的基本概念318

二、一次应力及其类别319

三、二次应力(Q)319

四、峰值应力(F)319

五、压力容器典型零、部件中的应力分类320

第二节 极限设计法和安定状态321

一、极限设计法321

二、安定状态的概念325

第三节 压力容器设计中各类应力的许用值及其分析327

一、压力容器设计中对各类应力值的限制327

二、关于应力分类设计法的分析与评述328

第十章 压力容器的防脆断设计及缺陷评定329

第一节 概述329

一、工程结构及压力容器的低应力脆断329

二、防脆断研究的兴起330

第二节 断裂力学基础331

一、线弹性断裂力学331

二、弹塑性断裂力学336

第三节 裂纹的疲劳扩展342

一、压力容器疲劳裂纹的扩展过程342

二、疲劳裂纹的亚临界扩展规律343

三、压力容器疲劳寿命的估算346

第四节 压力容器的破坏事故分析与断裂力学在压力容器上的应用347

一、国内外的压力容器事故及原因分析347

二、断裂力学在压力容器安全工作中的应用349

第五节 国外压力容器缺陷评定规范简介350

一、安全评定规范与质量控制标准350

二、压力容器缺陷评定规范的基础351

三、美国(ASME)《锅炉及压力容器规范》的有关准则353

四、国际焊接学会(IIW)的缺陷评定方法355

五、英国BSIPD6493焊接缺陷验收标准356

六、日本WES-2085按脆断评定的焊接缺陷验收标准357

七、联邦德国DVS2401-1焊接接头缺陷评定规范358

八、英国CEGB带缺陷结构完整性的评定359

第六节 我国CVDA规范简介及压力容器安全评定实例360

一、我国CVDA规范及其具体使用方法360

二、评定实例365

第十一章 压力容器的疲劳分析370

第一节 疲劳曲线与方程式371

一、高循环疲劳曲线371

二、低循环疲劳曲线372

三、低循环疲劳曲线方程式373

第二节 平均应力对低循环疲劳的影响374

一、平均应力的真实值与“虚拟应力”大小的关系374

二、考虑平均应力影响后的疲劳寿命计算376

三、低循环疲劳曲线的修正377

第三节 结构对低循环疲劳的影响379

一、接管连接及焊缝型式的影响380

二、接管方位和几何参数的影响381

第四节 疲劳累积损伤382

第五节 疲劳设计规范383

一、我国以疲劳分析为基础的设计方法383

二、日本超高压圆筒容器设计指针(HPIS-C-103-1980)388

第十二章 压力容器的蠕变问题392

第一节 蠕变现象的特点及蠕变许用应力392

一、蠕变的现象及其影响因素392

二、蠕变的许用应力392

第二节 蠕变曲线的分析与应用393

一、蠕变曲线及其测定393

二、单向应力状态下的蠕变方程394

三、三向应力状态下的蠕变方程395

四、厚壁圆筒的蠕变计算397

第三节 高温密封螺栓的应力松驰401

一、应力松驰及其与蠕变的区别和联系401

二、松驰后的应力与时间的关系402

三、应用实例403

参考文献403

附表 工程单位与法定计量单位的换算404