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二、常规设计与分析设计的内涵
两种设计理念,材料与制造要求与相应设计方法相适应。 1）常规设计——以GB150为基础的设计
总体上不因引起应力的原因不同而对应力的评判有所区别——将各 种载荷引起的应力统一对待。但个别局部结构的设计也引入分析设 计的处理方法，如锥壳大小端的设计。设计中一般仅按总体应力设 计计算结构强度，不考虑局部结构应力对强度的影响，对局部结构 通过经验进行设计或通过制造上的要求以保证结构的安全性。该种 设计是以长期经验总结为基础的。 设计特点是：简单，一般从设计载荷条件可直接求取强度尺寸。
一般由工艺专业提出——一般主要包括以下项目：工作压力（最高工 作压力、最低工作压力）、最高工作温度（或最低工作温度）、介质（ 腐蚀性、密度等）、设备结构简图、设备建造地点（地震加速度、风压 、雪压）附加说明。球罐例证一，例证二
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3. 分析设计具体实施（局部例证）
b) 载荷分析
c)
针对具体分析设计的设备确定需考虑的载荷，在载荷的计及
压力容器设计中分析设 计的应用1
2020年6月5日星期五
一、本讲座的目的
1. 了解压力容器设计中在特殊情况下采用分析设计的必要性
2.
1）常规设计已无法解决具体工程设计的问题——超出常规设计标准
范围；
3.
2）特殊结构——无法在常规设计中实现有效设计；1 2
4.
3）开孔范围超过GB150第8章的限制；
注：以上许用极限不包括螺栓材料,一般情况下，当设计 温度不是足够高时，许用应力和设计应力强度均决定于 标准抗拉强度下限值，因此对同一种材料设计应力强度 值一般高于许用应力值。由此引发对材料的具体要求上 的不同
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三、常规设计与分析设计主要区别
4.材料的技术要求存在差异 相对于GB150标准JB4732标准对材料要求进一步提高。
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三、常规设计与分析设计主要区别
4.制造、检验和验收要求存在差异 相对于GB150标准JB4732标准对制造、检验和验收要求进一步提高。
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四、常规设计与分析设计实现压力容器设计的过程
1. 常规设计实施过程概述
实施一完整的常规设计一般过程如下：
设计条件的提出
载荷分析
材料选择
结构
设计（参照以往类似结构——一般只关注总体，不在局部上作过多细致设计）
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四、常规设计与分析设计实现压力容器设计的过程
2. 分析设计实施过程概述
实施一完整的分析设计一般过程如下：
分析设计条件的提出
载荷分析
材料选择
结构
设计
总体强度尺寸确定
局部结构强度尺寸初定
分析
模型构建
应力分析
强度评定（通过）
技术说明
技术要求
图样绘制
设计文件整理。
3. 分析设计具体实施（局部例证）
a)分析设计条件的提出
于0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02MPa
于0.02MPa
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•三、常规设计与分析设计主要区别
•2.理论基础
•GB150标准：对总体结构一般以薄壳无力矩理论或薄板理 论计算结构应力，采用第一强度理论计算结构当量强度。
•一般按总体结构强度设计。
•JB4732标准：对总体结构一般采用弹性力学的分析结果计 算结构应力，采用第三强度理论计算结构当量强度。
如：圆筒体及椭圆封头设计等。 2）分析设计——以JB4732为基础的设计，与GB150并行的一种设 计方法。 提供了以弹性应力分析和塑性失效准则、弹塑性失效准则为基础的 设计方法。通过对结构全部应力状况的全面掌握，根据引起应力的 原因不同，对应力进行分类，对不同的应力分别采用极限设计和安 定性的观点或疲劳设计观点进行限制——实现对结构的有效设计。
总体强度尺寸确定（用标准公式直接计算或对结构设计的核算，现在一般借助
软件实现）
局部接管结构强度尺寸初定
开孔补强等计算（或
借助其它设计方法实现） 件整理。
技术要求
图样绘制
设计文
该种设计方法建立在大量成功设计的经验基础之上，特别是局部结构设计
更是经验的总结。为保证结构的强度要求，材料、制造检验验收要求必须加以 满足。
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三、常规设计与分析设计主要区别
4.强度的许用极限 GB150标准：许用应力：取下列各值中的最小值。
材料 碳素钢、 低合金钢
许用应力
高合金钢
JB4732标准：设计应力强度 **应力强度:组合应力基于第三强度理论的当量强度。
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三、常规设计与分析设计主要区别
4.强度的许用极限 JB4732标准：设计应力强度 取下列各值中的最低值
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三、常规设计与分析设计主要区别
•1. 标准适用范围方面
GB150标准
JB4732标准
设计压力MPa
0.1～35
0.1～100
设计温度
按钢材允许使用 低于以钢材蠕变 温度（第4章许 控制其设计应力
用应力表） 强度的相应温度
要求作疲劳分析 的容器
不适用
适用
外压或真空容器 真空度高于或等 真空度高于或等
•在按总体结构强度设计的基础上，重点将强度设计放在局 部不连续结构的强度设计上。应力分析计算往往借助数值 计算方法实现，如有限元等。引入应力分类的概念，根据 引起应力的原因和对结构强度影响性质不同对结构应力进 行分类。对不同类型的应力限制标准不同。
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三、常规设计与分析设计主要区别
3.失效准则 GB150标准：总体上采用弹性失效准则，即结构中有一点 强度超过弹性范围即判为失效。但不排除局部塑性失效 准则或弹塑性失效准则的采用，如锥壳大小端的强度设 计和球冠形封头的强度设计——引入了分析设计的方法 。 JB4732标准：塑性失效准则或弹塑性失效准则。
计、制造检验验收；
10. 3）常规设计的有效补充。
11. 3.如何利用分析设计解决压力容器设计具体问题
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•3.如何利用分析设计解决压力容器设计具体问题
• 1）依据JB4732标准进行设计； • 2）设计标准总体采用GB150，局部采用分析设计——按常规设计管理, •单位不需具有SAD设计资格，局部分析计算结果由分析者承担责任，标准 管理上要求经全国锅炉压力容器标准化技术委员会评定、认可。
5.
4）GB150标准中1.4条的解决方案之一；
6.
5）已有成功使用经验的疲劳容器的常规设计的疲劳分析补充。
7. 2.分析设计在压力容器设计中所能解决的设计问题
8.
1）作为与GB150常规设计并行的标准，具体设计均可选任一标准实
现；
9.
2）适用范围超出GB150标准，但在JB4732标准适用范围内的容器设