学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。
作者签名：年月日导师签名：年月日摘要压力容器作为一种重要设备广泛应用于工程领域，其安全性和可靠性是现在研究的重要课题。
压力容器在生产和使用过程中存在各种不确定性因素，如构件、缺陷尺寸参数的不确定性，工况载荷的随机波动，材料机械性能的随机性。
本文将这些不确定性参数当作随机变量，考虑其概率分布形式，采用应力强度-干涉模型，利用一次二阶矩法，蒙特卡洛法和随机有限元法等可靠度计算方法对容器结构进行了可靠性分析，并讨论了各随机变量对可靠度结果的灵敏度。
本文对无缺陷压力容器的安全评定采用弹性失效判据，利用四种不同的方法计算了圆筒形和球形压力容器的可靠度，分析比较了各方法的优缺点。
对于含凹坑缺陷的压力容器，文中采用基于塑性极限的塑性失效准则，其中极限荷载采用弹塑性增量法得到，通过ANSYS 软件批处理操作模拟蒙特卡洛法实现可靠性分析，并对GB/T 19624-2004《含缺陷压力容器安全评定》规范中的极限载荷安全系数进行了评估。
本文最后对 GB/T 19624-2004《含缺陷压力容器安全评定》规范中给出的含凹坑缺陷压力容器安全评定方法做出了改进，提出了基于分项安全系数的含凹坑缺陷压力容器的安全评定方法。
关键字：压力容器；可靠性；应力强度-干涉模型；分项安全系数AbstractPressure vessels as important equipments are widely used in engineering field. The research and study of their safety and reliability are the important issues now. Pressure vessels contain all kinds of uncertainty factors in the process and use of productions, such as uncertainty of the parameters in component and defect size, random fluctuation of the working loads and the randomness of the material mechanical properties. In this paper, these uncertain parameters are considered as random variables meeting specific probability distribution form. By a second-order moment method, Monte-Carlo method and random finite element method the reliability of pressure vessels is studied in the stress-strength interference model. And the sensitivity of the reliability of result to the various random variables is also discussed.In this paper, the safety evaluation of pressure vessels without defect is based on the elastic failure criterion. Four different methods are used to calculate the reliability of cylindrical and spherical pressure vessels, and the advantages and disadvantages of each method are also compared. The plastic failure criterion based on plastic limit is applied to the safety evaluation of pressure vessels containing pit defects. In this study, limit load is calculated by the elastoplastic incremental method. Simulation of Monte-Carlo method to the reliability analysis is realized by ANSYS software batch operation. According to the result, the ultimate load of the safety factor in GB/T 19624-2004 "safety assessment of pressure vessels containing defects" is also evaluated. In the end of the article, the method of safety assessment of pressure vessels containing pit defect based on the GB/T 19624-2004 "safety assessment of pressure vessels containing defects" is improved by adopting subentry safety coefficient.Key words: Pressure vessel；reliability；stress-strength interference model；subentry safety factor目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景、目的和意义 (1)1.2 国内外压力容器安全评定与可靠性研究概况 (2)1.2.1 国外压力容器安全评定及研究概况 (2)1.2.2 我国压力容器安全评定及研究概况 (3)1.2.3 可靠性研究概况 (4)1.2.4 存在的主要问题 (5)1.3 本文研究内容 (6)第2章结构可靠性概述及分析方法 (8)2.1 结构可靠性基本原理 (8)2.1.1 基本随机变量 (8)2.1.2 极限状态 (8)2.1.3 失效概率和可靠度 (9)2.1.4 可靠指标 (10)2.2 可靠度分析方法 (12)2.2.1 一次二阶矩法 (12)2.2.2 蒙特卡洛（Monte-Carlo）法 (13)2.2.3 响应面法 (14)2.3 可靠性灵敏度分析 (15)2.4 本章小结 (16)第3章无缺陷压力容器可靠性分析 (17)3.1 无缺陷压力容器失效准则 (17)3.2 压力容器弹性问题的解析解 (17)3.2.1 球形压力容器弹性问题的解析解 (17)3.2.2 圆筒形压力容器弹性问题的解析解 (18)3.3 基于一次二阶矩法的可靠性分析 (20)3.3.1 球形压力容器可靠度 (20)3.3.2 圆筒形压力容器可靠度 (21)3.4 基于蒙特卡洛法的可靠性分析 (22)3.4.1 球形压力容器可靠度 (22)3.4.2 圆筒形压力容器可靠度 (23)3.5 基于ANSYS概率分析模块的可靠性分析 (23)3.5.1ANSYS可靠度分析过程与步骤 (23)3.5.2 球形容器可靠性分析 (24)3.5.3 圆筒形压力容器可靠性分析 (32)3.6 可靠度结果的灵敏度分析 (40)3.7 本章小结 (43)第四章含缺陷压力容器安全评定与可靠性分析 (44)4.1 极限载荷分析 (45)4.1.1 极限载荷分析相关理论 (45)4.1.2 弹塑性增量法的极限载荷确定 (46)4.1.3 压力容器极限载荷 (46)4.2GB/T 19624-2004含缺陷压力容器安全评定规范 (49)4.3 含椭球形凹坑圆筒形压力容器安全评定与可靠性分析 (51)4.3.1 问题描述 (51)4.3.3 结果计算及安全评估 (52)4.4 含方形凹坑球形压力容器安全评定与可靠性分析 (56)4.4.1 问题描述 (57)4.4.2 结果计算及安全评估 (57)4.5 分安全系数法在凹坑缺陷压力容器安全评定中的应用研究 (61)4.5.1 分安全系数法 (62)4.5.2 分安全系数法引入GB/T 19624-2004凹坑缺陷压力容器安全评定634.5.3 算例 (65)4.6 本章小结 (68)第5章总结与展望 (69)5.1 总结 (69)5.2 展望 (70)参考文献 (71)致谢 (74)第1章绪论1.1 研究背景、目的和意义可靠性[1、2]是指结构在规定的条件下和指定的时间内，完成规定功能的能力。
它是结构的一种动态质量指标，贯穿于结构的设计、制造、试验、使用及维护等整个生命周期过程中，特别是对于过程设备来说，其可靠性直接与生产安全密切相关。
随着现代工业技术的迅速发展，压力容器已广泛应用于电力、石油化工、能源企业、冶金、机械和医药等行业部门，伴随着其广泛的应用，压力容器向着大型化、复杂化和严工况的方向发展，越来越多的功率强大、结构复杂的压力容器投入运行。
作为一类重要的工程结构，压力容器的两个根本问题是，安全可靠性和经济性，可靠性评定则直接关联着安全和经济两个方面[3]，尤其是现代工程的发展，认为即使采用很大的安全系数而缺乏可靠性评定也不能为现代工业所接受。
在用的压力容器中许多都含有缺陷，原则上含有缺陷的结构不允许使用，但是实际上有些缺陷不妨碍结构的正常使用，有些则可能引发事故。
压力容器是各工业行业均涉及的通用性特种设备，在承压状态下工作，且介质多为高温或易燃易爆，一旦发生事故，将会对人们的生命和财产造成不可估量的损失。