压力容器应力分析1

【⼀⾔难尽⼀饮⽽尽系列】过程装备设计思考题答案1.压⼒容器主要由哪⼏部分组成?分别起什么作⽤?答：压⼒容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、⽀座、安全附件六⼤部件组成。

筒体的作⽤：⽤以储存物料或完成化学反应所需要的主要压⼒空间。

封头的作⽤：与筒体直接焊在⼀起，起到构成完整容器压⼒空间的作⽤。

密封装置的作⽤：保证承压容器不泄漏。

开孔接管的作⽤：满⾜⼯艺要求和检修需要。

⽀座的作⽤：⽀承并把压⼒容器固定在基础上。

安全附件的作⽤：保证压⼒容器的使⽤安全和测量、控制⼯作介质的参数，保证压⼒容器的使⽤安全和⼯艺过程的正常进⾏。

2.介质的毒性程度和易燃特性对压⼒容器的设计、制造、使⽤和管理有何影响？答：介质毒性程度越⾼，压⼒容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选⽤、制造、检验和管理的要求愈⾼。

如Q235-A或Q235-B钢板不得⽤于制造毒性程度为极度或⾼度危害介质的压⼒容器；盛装毒性程度为极度或⾼度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合⾦钢板应⼒逐张进⾏超声检测，整体必须进⾏焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进⾏100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进⾏⽓密性试验。

⽽制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。

毒性程度对法兰的选⽤影响也甚⼤，主要体现在法兰的公称压⼒等级上，如内部介质为中度毒性危害，选⽤的管法兰的公称压⼒应不⼩于1.0MPa；内部介质为⾼度或极度毒性危害，选⽤的管法兰的公称压⼒应不⼩于1.6MPa，且还应尽量选⽤带颈对焊法兰等。

易燃介质对压⼒容器的选材、设计、制造和管理等提出了较⾼的要求。

如Q235-A·F不得⽤于易燃介质容器；Q235-A不得⽤于制造液化⽯油⽓容器；易燃介质压⼒容器的所有焊缝（包括⾓焊缝）均应采⽤全焊透结构等。

3.《压⼒容器安全技术监察规程》在确定压⼒容器类别时，为什么不仅要根据压⼒⾼低，还要视压⼒与容积的乘积pV⼤⼩进⾏分类？答：因为pV乘积值越⼤，则容器破裂时爆炸能量愈⼤，危害性也愈⼤，对容器的设计、制造、检验、使⽤和管理的要求愈⾼。

压力容器应力分析报告引言压力容器是一种用于储存或者输送气体、液体等介质的设备。

由于容器内的介质压力较高，容器本身需要能够承受这种压力而不发生破裂。

因此，对压力容器进行应力分析是非常重要的，它可以帮助我们判断容器的安全性并提供设计和改进的依据。

本报告旨在对压力容器进行应力分析，以评估其在工作条件下的应力分布情况，并根据分析结果提出相应的建议和改进措施。

1. 压力容器的工作原理和结构在进行应力分析之前，我们首先需要了解压力容器的工作原理和结构。

1.1 工作原理压力容器通过在容器内部创建高压环境来储存或者输送介质。

这种高压状态可以通过液体或气体的压力产生，也可以通过外部作用力施加于容器上。

容器的结构需要能够承受内部或外部压力的作用而不发生破裂。

1.2 结构压力容器通常由壳体、端盖、法兰、密封件等部分组成。

壳体是容器的主要结构部分，可以是圆柱形、球形或者其他形状。

端盖用于封闭壳体的两个端口，而法兰则用于连接不同部分的容器或其他设备。

密封件的选择和设计对于保证容器的密封性和安全性至关重要。

2. 压力容器应力分析方法在进行压力容器应力分析时，我们可以采用不同的方法和工具。

下面将介绍两种常用的应力分析方法。

2.1 解析方法解析方法是一种基于数学模型和理论计算的应力分析方法。

通过建立压力容器的几何模型和材料性质等参数，可以使用解析方程和公式计算容器内部和外部的应力分布情况。

这种方法适用于简单结构和边界条件的容器，具有计算简单、速度快的优点。

2.2 有限元方法有限元方法是一种基于数值计算的应力分析方法。

它将复杂的压力容器分割成有限个小单元，通过求解每个小单元的应力状态，再将它们组合起来得到整个容器的应力分布。

有限元方法可以考虑更多的几何和材料非线性，适用于复杂结构和边界条件的容器，具有更高的精度和可靠性。

3. 压力容器应力分析结果和讨论在进行压力容器应力分析后，我们得到了容器内部和外部的应力分布情况。

根据具体的分析方法和参数，以下是一些可能的结果和讨论。

《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。

压力容器应力分析标准压力容器是一种用于承受内部压力的设备，通常用于储存或加工气体、液体或蒸汽。

在设计和制造压力容器时，应力分析是至关重要的步骤。

应力分析可以帮助工程师确定材料的合适性，以及在使用过程中可能出现的应力集中区域，从而确保压力容器的安全运行。

首先，压力容器应力分析需要遵循一定的标准和规范。

国际上广泛应用的压力容器设计规范包括ASME（美国机械工程师协会）的《压力容器规范》和欧洲的PED（压力设备指令）。

这些规范详细规定了压力容器的设计、制造、检验和使用要求，其中包括应力分析的相关内容。

在进行应力分析时，工程师需要考虑压力容器在运行过程中可能受到的各种载荷，包括内压、外压、温度载荷、地震载荷等。

针对这些载荷，工程师需要进行应力分析，计算压力容器的应力分布情况，以及应力集中的位置和程度。

通过应力分析，工程师可以评估材料的强度是否足够，以及是否需要采取一些措施来减轻应力集中的影响。

此外，应力分析还需要考虑压力容器的几何形状、焊接接头、支撑结构等因素。

这些因素都会对应力分布产生影响，因此在进行应力分析时需要全面考虑。

在实际工程中，工程师通常会利用有限元分析等计算工具来进行应力分析。

有限元分析是一种数值计算方法，可以对复杂结构的应力分布进行精确计算。

通过有限元分析，工程师可以得到压力容器各个部位的应力情况，从而指导后续的设计和制造工作。

总的来说，压力容器应力分析是压力容器设计和制造过程中不可或缺的一部分。

遵循相应的标准和规范，全面考虑各种载荷和因素，并利用适当的计算工具进行应力分析，可以确保压力容器的安全可靠运行。

在未来的工作中，我们需要不断改进应力分析的方法和技术，以适应不断发展的压力容器应用需求。

（1）什么是局部载荷
2.5.1 概述
容器除了受内
压或外压外，在其
制造、安装和使用
过程中还受到许多
通过附件传来的其
他载荷。

这些附件
包括支座、托架、
吊耳和接管等。

这
些载荷称为局部载
荷。

（2）局部载荷的特点
局部载荷对壳件的影响通常仅限于附件与壳体连接处附近的局部地区，局部载荷将在壳体相接管等附件中产生较高的局部应力。

（3）局部载荷的计算方法
理论计算过于繁复，解决的范围较窄，而且结果与实际相差较大。

现在通常采用数值解与实验结合的方式，归纳整理出经验公式和大量的工程分析用图表。

本节仅以承受内压壳体与接管连接处局部应力的分析为例，介绍局部引力的求解方法。

2.5.2 内压壳体与接管连接处的局部应力
目前，工程上对局部应力的分析，主要采用的方法是应力集中系数法。

它是结合了理论分析、数值计算、实验测试等方法，归纳总结而成。

以下举二个实例来分析一下应力集中系数法的具体使用。

这二个实例是：①球形封头开孔接管应力分析；②圆柱壳开孔接管应力分析。

2.5 典型局部应力 2.5.3 降低局部应力的措施
2.5.3 降低局部应力的措施
（1）合理的结构设计
①减少两连接件的刚度差；②尽量采用圆弧过渡；
③局部区域补强；④选择合适的开孔方位。

（2）减少附件传递的局部载荷
（3）尽量减少结构中的缺陷。

压力容器应力分析及其设计引言压力容器是一种用于储存或运输压力流体或气体的设备，广泛应用于化工、石油、制药等领域。

由于其工作环境的特殊性，压力容器的设计和应力分析至关重要，直接关系到设备的安全性和稳定性。

本文将介绍压力容器应力分析的基本概念和方法，并探讨压力容器设计的一些考虑因素。

压力容器应力分析在压力容器的设计和使用过程中，应力分析是非常重要的一步。

应力分析的目的是确定容器的强度和稳定性，以确保其在工作压力范围内能够安全可靠地运行。

1. 基本概念在压力容器中，由于内、外侧的压力差异，容器壁面会受到应力的作用。

应力是物体内部原子或分子间相互作用的结果，它可以表现为拉伸、压缩、剪切等形式。

常见的应力包括轴向应力、周向应力和切向应力。

轴向应力是指沿着容器轴线方向的应力，周向应力是指沿着容器周向的应力，切向应力是指垂直于容器壁面的应力。

2. 应力分析方法压力容器的应力分析可以采用数值模拟方法或者经验公式计算。

数值模拟方法通常基于有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA），通过划分网格、建立数学模型并求解，得到各个位置的应力值。

经验公式计算相对简便，适用于一些简单几何形状的压力容器。

常用的经验公式有ASME VIII-1标准中的公式和欧洲标准EN 13445中的公式等。

无论采用数值模拟方法还是经验公式计算，都需要考虑容器的材料特性、内外压力、温度、容器几何形状等因素。

3. 应力分析结果的评估进行应力分析后，需要对分析结果进行评估。

常见的评估指标有应力强度安全系数、应力集中系数、损伤累积等。

应力强度安全系数是指容器的实际应力值与允许应力值之间的比值。

一般要求安全系数大于1，以确保容器在额定工作条件下不会发生破坏。

应力集中系数用于评估容器上的应力集中程度。

过高的应力集中系数可能导致局部破坏和疲劳寿命的降低。

损伤累积是指容器在循环荷载作用下承受的损伤累计量。

如果损伤累积超过一定限制，容器可能发生疲劳破坏。

压力容器的应力分析摘要：压力容器是指盛装气体或者液体并承载一定压力的密闭设备，广泛应用于石油化工、能源工业、军工以及科研等各个领域。

压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。

此外，还配有安全装置、表计及完全不同生产工艺作用的内件。

高压容器筒体与封头连接区是高压容器的高应力区之一，本文主要讨论封头和筒体之间的连接区域的应力应变情况。

一．工程背景及意义核能作为一种安全、清洁、高效以及可持续发展的能源已经为各国和各个地区广泛接受,核电是我国能源战略的重要组成组成部分之一，根据《核电中长期发展规划（2005-2020年）》，我国到2020年将实现核电装机容量4000万KW，核电占比从现在的不到2%提高到4%。

积极推进核电建设对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求,实现能源、经济和生态环境协调发展以及提升我国综合经济实力和工业技术水平具有重要意义。

反应堆压力容器是核电厂反应堆冷却剂压力边界屏障中的一个重要设备。

它主要用来装载反应堆堆芯,密封高温、高压的冷却剂,为反应堆安全运行提供所必需的堆芯控制和堆内测量的导向和定位。

反应堆压力容器属安全一级设备,因此,要求其在各种工况下均能保持可靠的结构完整性,不会发生容器的破坏和放射性的泄漏。

筒体是压力容器的主要部件,与封头或管板共同构成承压壳体,为物料的储存,完成介质的物理、化学反应及其他工艺用途提供所必需的承压空间。

封头是保证压力容器密封的重要部件。

因此,筒体和封头的连接安全性是设计和使用中至关重要的问题,对它们进行应力评定是十分必要的。

论文以大型先进压水堆核电厂压力容器筒体及封头为研究对象，基于有限元方法,完成了反应堆压力容器筒体及封头在各种工况各种载荷组合作用下的一次应力强度的计算、分析与评定,并分析各个载荷对应力分布的影响,最终得出了结构强度符合规范要求的结论。

在此基础上,本文通过简化整体模型,创建局部模型,对筒体和封头作进一步应力评定,并将计算结果与整体模型的结果进行对比分析。

技能培训课件-压力容器应力分析NXPowerLite(一)技能培训课件-压力容器应力分析 NXPowerLite随着制造业的不断发展，压力容器的应用越来越广泛，而在使用压力容器时，应力分析是非常重要的一环。

为了提高压力容器的运行安全性，压力容器应力分析变得越来越重要。

因此，本文将介绍一款名为NXPowerLite的技能培训课件，以帮助大家更加深入地了解压力容器应力分析。

一、NXPowerLite背景NXPowerLite是一种基于有限元方法（FEM）的应力分析软件，它提供了高度便捷性和准确性，能提高压力容器应力分析的效率和精度。

二、NXPowerLite的主要功能1.产生3维模型： NXPowerLite能够创建3D的模型，并且能够为所创建的模型进行详细的建模操作。

2. 对压力容器进行应力分析： NXPowerLite可以对压力容器进行应力分析，并且可以显示出容器的应力状态。

3. 提供强大的后处理功能： NXPowerLite可以提供可视化的结果，可以根据需要可以显示应力分布状态图，应力矢量图等结果。

4. 支持多种文件类型： NXPowerLite支持多种文件类型，包括DWG，IGES，SAT等，能轻松导入现有图形。

三、如何使用NXPowerLite进行压力容器应力分析1. 准备工作：在使用NXPowerLite进行压力容器应力分析之前，需要准备好计算机和相应的软件，例如SolidWorks等建模软件。

2.导入建模数据：将建立好的3D模型导入NXPowerLite。

3. 网格划分：在进行应力分析之前，需要将3D模型划分为单元网格，网格的划分越细，精度越高。

在划分时，可以使用NXPowerLite中的自动划分功能或手工划分。

4. 设定应力操作：设定加载、约束和材料参数，并选择步长进行分析。

5. 进行应力分析：运行应力分析时，NXPowerLite会在单元节点上计算出应力分布，输出分析报告。

6. 后处理：对应力分布结果进行后处理操作，如应力矢量图、最大应力及应力分布图等。