铜制压力容器轻量化研究

中国标准中铜材许用应力取值较欧美标准偏低,是国产铜制压力容器耗材较多的主要原因之一。通过比较和分析国内外铜制压力容器标准,指出屈服强度是影响铜材许用应力的关键因素。建议采用1.0%非比例延伸强度代替0.2%非比例延伸强度作为屈服强度,以提高铜材许用应力,进而提高我国铜制压力容器的轻量化水平。并以H62铜合金为例,进行了容器爆破试验研究和有限元分析,结果表明许用应力提高后,铜制压力容器仍具有较高的强度裕度。     

两种常用铝制压力容器强度安全裕度研究

比较和分析国内外铝制压力容器标准,指出强度安全系数、屈服强度是影响铝材许用应力的关键因素,针对两种铝制压力容器常用材料5052,5083进行了拉伸试验,对给定的铝制压力容器进行了最大允许压力计算;采用有限元分析数值计算爆破压力,并对5052,5083铝制容器进行了爆破试验,结果表明:TSG R0004-2009将nb从4调整为3,许用应力提高后,铝制压力容器仍具有较高的强度裕度;而Rp1.0代替Rp0.2,强度裕度不足.     

奥氏体不锈钢制压力容器应变强化工艺研究及安全性分析

根据欧盟EN 13458-2: 2002中关于奥氏体不锈钢制压力容器应变强化标准确定了材料的许用应力,设计并制造了奥氏体不锈钢制试验容器,合理制定了焊接工艺并对容器焊缝进行了射线和渗透检测,所有焊缝质量均达到Ⅰ级合格。通过自行开发的精确自动加压设备对试验容器实施应变强化工艺,通过测量应变强化后容器周长变化量来计算强化容器的永久变形量,并与理论值进行了比较,两者吻合较好。对应变强化容器进行了爆破试验,以确定其爆破压力和爆破部位,并测量容器启裂部位的周长变化量和壁厚减薄量,检验强化容器的塑性储备。探究了应变强化容器极限承载压力和爆破安全系数并讨论了其安全性。     

基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨

奥氏体不锈钢材料韧性好但屈服强度低,通过应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,从而提高奥氏体不锈钢压力容器的承载能力,减薄容器壁厚,达到节约材料的目的。介绍了奥氏体不锈钢应变强化的基本原理和基本过程,从强度、抗腐蚀能力、应力腐蚀开裂和氢脆等方面综述了奥氏体不锈钢应变强化后性能变化的研究进展,并提出进一步研究的建议,以实现压力容器轻型化这一安全与经济并重的绿色制造理念。     

国产S30408奥氏体不锈钢应变强化低温容器许用应力及应变确定

对奥氏体不锈钢低温压力容器常规设计与应变强化设计进行比较,可知应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢材料的许用应力,减薄简体壁厚,减轻容器重量。根据预应变拉伸试验确定国产S30408奥氏体不锈钢应变强化压力容器的应变上限值,并建立国产S30408奥氏体不锈钢材料的ASME和双线性这两种应力应变曲线,对两者进行比较后,以ASME应力应变曲线为计算依据,考虑抗拉强度的影响,确定了国产S30408奥氏体不锈钢材料制造应变强化低温容器时的许用应力及其对应的应变。     

ASME应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析

弹塑性有限元分析需要材料的真实应力—应变曲线,但利用ASME中的应变强化本构模型,按标准保证值和实测值分别建立的ASME真实应力—应变曲线存在较大的差异。运用ANSYS有限元软件模拟同一个1.4301奥氏体不锈钢压力容器模型在这两种材料参数下筒体应力、应变以及爆破压力的差异,并将模拟结果与试验结果对比。同时利用有限元模拟和爆破试验的爆破压力结果,分析奥氏体不锈钢应变强化压力容器在不同预应变下的安全裕度和实际安全裕度。结果表明：按保证值材料参数设计的压力容器,容器的实际塑性应变要比理论值小很多,用实测值材料参数设计大变形压力容器时应严格控制实际的应变值;应变强化压力容器的理论设计应变可达10%,但实际应变应在5%左右,容器才具有足够的安全裕度。     

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。     

奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究

针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。分析应变强化工艺中两个关键工艺参数——应变速度和应变量对材料力学行为的影响,指出应变速度不宜过慢,否则会出现锯齿形屈服行为,对材料性能造成不利影响。经应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时,仍能保持较好的韧性。通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明,将应变量控制在10%以下,强化后奥氏体组织仅发生少量的α′马氏体相变,对材料的力学性能影响不大,且材料的微观组织也没有明显变化。研究结果表明,采用应变强化技术在大幅提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时,对材料的其他力学性能均不造成大的影响,从而为压力容器的安全运行提供有力保证,可实现压力容器的轻型化设计,经济和社会效益显著,应用前景广阔。     

奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的发展及国外标准比较

主要介绍了奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术在国内外的研究现状,对三个国外常温应变强化工艺标准进行了比较;综述了国内对奥氏体不锈钢低温压力容器应变强化研究的主要进展,最后对今后的研究方向提出了建议。     

液氮温度下奥氏体不锈钢强度试验研究

为研究低温和预应变对奥氏体不锈钢强度的影响规律,以奥氏体不锈钢S30408为例,对母材和9%预应变材料进行了液氮温度下恒定速率的拉伸试验。研究表明:材料屈服强度和抗拉强度规律均符合正态分布;在95%可靠度和90%置信度的条件下,母材和9%预应变材料屈服强度的标准值分别为383 MPa和449 MPa,抗拉强度的标准值分别为1521 MPa和1535 MPa;低温能够显著提高材料的屈服强度和抗拉强度,而预应变能够有效提高材料的屈服强度,但对于抗拉强度基本没有影响;低温会降低材料屈强比,而预应变则会提高屈强比。     

板翅式换热器正交接管封头塑性压力研究

针对板翅式换热器正交接管封头的强度设计问题,给出了基于比率塑性功曲率(Ratio plas-tic work curvature,RPWC)准则塑性压力计算方法,并利用弹性应力分析设计准则对封头在许用压力作用下的强度校核。对某工业封头的塑性压力及其许用压力算例分析表明,比率塑性功曲率峰值确定RPWC准则塑性压力具有唯一性,克服了两倍弹性斜率准则需凭经验选择变形参数的缺点;许用压力作用下的封头强度满足弹性应力分析设计准则。基于RPWC准则的方法是板翅式换热器正交接管封头塑性压力计算的有效方法。     

GB 150-1998、ASME Ⅷ-1和EN 13445标准中内压下凸形封头厚度计算的比较

GB 150—1998中给出了受内压（凹面受压）凸形封头的计算公式,同时规定了封头的有效厚度最小值,ASME UG-32篇中给出了受内压（凹面受压）凸形封头的计算公式,并规定了公式使用的范围,超出范围的情况下,按照强制性附录1补充设计公式中的相关公式计算,而EN 13445中给出了三组厚度计算公式,取其中大者。三种压力容器规范计算方法上的处理有着明显的区别。     

国内外关于低温压力容器设计理念的比较

通过对GB 150《压力容器》与ASMEⅧ-1以及EN 13445关于低温压力容器设计理念的对比,指出应用GB 150《压力容器》进行低温压力容器设计时应引起注意的地方。同时提出我国低温压力容器标准今后发展的基本思路。     

基于疲劳强度设计的通用桥式起重机箱梁结构研究

根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》结构件疲劳强度校核方法,结合目前普遍使用的QD通用桥式起重机的设计图纸和制造工艺,运用疲劳许用应力法对QD通用桥式起重机主梁跨中截面,进行疲劳强度校核,发现校核结果不能满足疲劳强度设计要求.通过改善生产制造工艺来提高焊接箱梁残余应力分布均匀性,减小理论应力集中系数,提高...     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件，极限载荷相应较低。为充分发挥结构的塑性极限承载能力，对弯管的塑性极限载荷进行理论分析，利用von Mises屈服准则，推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力。实验验证了理论分析的正确性。     

Collapse behaviour of aluminium plates

Theoretical predictions of the collapse behaviour of thin rectangular aluminium plates are presented and discussed. The plates are simply supported around all four edges, and are subjected to uniaxial in-plane compression. The method of analysis developed by the author is described elsewhere. The material behaviour of aluminium is characterised by the Ramberg-Osgood stress-strain formula. Two methods of using this formula are discussed—one based on the usual percentage proof stress, and the other on the stress at which the plastic strain is a stated proportion of the elastic strain. It is shown why the latter method is more suited to the normalisation of results for collapse analyses. The results presented here give an indication of the effects on plate strength of plate slenderness, initial out-of-flatness, and n, the “knee” factor of the material stress-strain curve.     

矩形蒸汽灭菌器强度数值模拟与试验研究

真空压力蒸汽灭菌器由于具有良好的灭菌性能,在医疗器械领域得到了日益广泛的应用。由于外加强带圆角矩形截面灭菌器结构特殊,GB 150—1998中规定的应力公式不能适用,需运用数值方法对其进行强度计算和校核。因此,在试验研究基础上,本文建立了一种具有较高精度的矩形灭菌器三维有限元模型,获得了灭菌器在设计压力下的应力分布结果。通过比较表明,有限元结果和试验结果吻合得较好,最大应力均发生在圆角附近区域。有限元结果为制定矩形截面灭菌器相关标准提供了一个参考依据。     

低温液体罐车外壳加强圈削边后的稳定性计算

低温液体罐车的外壳（也即外筒体）为真空容器，外设多个加强圈以增强其抗失稳能力，但为了提高装载量并且不突破罐车的宽度限制，往往对加强圈两侧进行削边处理。由于削边后结构不规则，无法再按照 GB 150—2011《压力容器》进行失稳临界压力或许用外压计算。为此，提出了加强圈刚度削弱系数的概念，并在有限元分析的基础上，拟合出了加强圈刚度削弱系数表达式。有了该系数，就可以在按照 GB 150—2011进行常规设计的基础上，解决低温液体罐车外壳加强圈削边后的失稳临界压力计算问题。