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| 編輯推薦： |
1.16种压力容器受压元件模型
2、多种划分网格实例
3、详解低周和高周疲劳分析模型
4、相关专著的技术评论
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| 內容簡介： |
本书共分9章：第1章为创建压力容器受压元件的几何模型；第2章为划分网格；第3章为炼油厂制氢装置PSA吸附器的低周疲劳分析；第4章为压力容器3D模型的应力分析；第5章为ANSYS Workbench软件的缺点；第6章为EN 13445-3:18疲劳寿命的详细评定；第7章为公式法计算许用循环次数；第8章为技术评论；第9章为ASMEⅧ-2-2015附录3-F设计疲劳曲线。
第8章仅对三本专书［5］、［14］、［20］，一本译著即文献［6］和两篇论文即文献［8］、［16］进行了技术评轮，它们只占压力容器用书和用文的极少的一部分，但通过本书分析可知，这些书中或文中的错误却是不容忽视的。
第9章对于JB4732移植ASMEⅧ-2:5-1995的图5-110.1的C-1，原用到1E6，而现在用到1E11，规范对双对数插值公式也不再使用。
本书适合压力容器工程技术人员使用，也可供大专院校“过程装备与控制工程”专业及相近专业的师生参考。
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| 目錄：
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前言
第1章 创建压力容器受压元件的几何模型
1.1 壳体与接管的错误连接结构
1.2 Workbench工作界面
1.3 几何模型的保存与调用
1.4 创建受压元件或组件几何模型的实例
1.4.1 创建椭圆形封头
1.4.2 创建椭圆形封头 5个接管
1.4.3 创建成形封头上的竖直接管和山坡接管（见ASMEⅧ-2:5:4.5图4.5.10）
1.4.4 椭圆形封头 中央人孔接管
1.4.5 半球形封头 中央人孔接管
1.4.6 半球形封头上非径向接管
1.4.7 半球形封头上两个径向接管
1.4.8 圆筒纵截面上径向接管
1.4.9 圆筒纵截面上斜接管
1.4.10 圆筒横截面上切向接管
1.4.11 圆筒横截面上山坡接管
1.4.12 圆筒横截面上安放式斜接管
1.4.13 锥壳
1.4.14 锥壳 径向接管
1.4.15 锥壳 水平接管
1.4.16 锥壳 竖直接管φ89×12
1.5 小结
第2章 划分网格
2.1 概述
2.2 划分网格的实例
2.2.1 椭圆形封头
2.2.2 椭圆形封头 5个接管
2.2.3 椭圆形封头 山坡接管
2.2.4 椭圆形封头 中央人孔接管
2.2.5 半球形封头 中央人孔接管
2.2.6 半球形封头 非中心部位的接管
2.2.7 半球形封头上两个径向接管
2.2.8 圆筒纵向截面上径向接管
2.2.9 圆筒纵向截面斜接管
2.2.10 圆筒横截面上切向接管
2.2.11 圆筒横截面上山坡接管
2.2.12 圆筒横截面上安放式斜接管
2.2.13 锥壳
2.2.14 锥壳 径向接管
2.2.15 锥壳 水平接管
2.2.16 锥壳 竖直接管
2.3 小结
第3章 炼油厂制氢装置PSA吸附器的低周
疲劳分析
3.1 制氢工艺简介
3.2 PSA吸附器结构的设计条件
3.3 创建PSA吸附器的几何模型
3.4 PSA吸附器的压力应力分析
3.4.1 PSA吸附器下部2D几何模型的
压力应力分析
3.4.2 PSA吸附器上部2D几何模型的
压力应力分析
3.4.3 评定表
3.5 疲劳分析特点与评定
3.5.1 在2.35MPa下PSA吸附器的应力
强度与线性化处理
3.5.2 疲劳分析与评定
3.5.3 本设计PSA吸附器上部2D几何
模型1
3.5.4 在2.35MPa下PSA吸附器上部2D
几何模型1的压力应力分析
3.5.5 PSA吸附器下部2D几何模型1
3.5.6 在2.35MPa下PSA吸附器下部2D
几何模型1的压力应力分析
3.5.7 疲劳强度评定
3.6 小结
第4章 压力容器3D模型的应力分析
4.1 压力容器3D模型压力应力分析
4.1.1 半球形封头 中央人孔接管 圆筒
结构分析
4.1.2 椭圆形封头 5个接管 圆筒
结构分析
4.1.3 锥壳 竖直接管 圆筒 锥壳小端接管
的剖分结构应力分析
4.2 小结
第5章 ANSYS Workbench软件的缺点
5.1 关于ANSYS Workbench19.2与14.5的
异同
5.2 关于ANSYS Workbench软件的缺点
5.3 Workbench不能解决ASMEⅧ-2:5.2.1.2
“模棱两可”的问题
5.4 疲劳分析功能差
5.5 解决WB线性化的途径
第6章 EN 13445-3:18疲劳寿命的详细评定
6.1 概述
6.2 标准正文
6.3 小结
6.4 难句分析
第7章 公式法计算许用循环次数
7.1 ASMEⅧ-2:5-2015
7.2 JB4732的设计疲劳曲线
7.3 EN 13445-3:18
7.4 ГОСТ Р 52857.6
第8章 技术评论
8.1 概述
8.2 技术评论
8.2.1 对文献［5］第6章的评论
8.2.2 对文献［6］表7.1译文的评论
8.2.3 对文献［14］的评论
8.2.4 对文献［8］的评论
8.2.5 对文献［16］的评论
8.2.6 对文献［20］的评论
8.3 小结
第9章 ASMEⅧ-2:附录3-F设计疲劳
曲线（标准的）
3-F.1 光滑杆件的设计疲劳曲线
3-F.2 焊接接头设计疲劳曲线
3-F.3 术语
3-F.4 表
附原文：
ANNEX 3-F DESIGN FATIGUE CURVES(Normative)
3-F.1 SMOOTH BAR DESIGN FATIGUE CURVES
3-F.2 WELDED JOINT DESIGN FATIGUE CURVES
3-F.3 NOMENCLATURE
3-F.4 TABLES
参考文献
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| 內容試閱：
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压力容器是由压力介质和受压元件组成的密闭容器。承受介质压力的零件称为受压元件。
第1章 创建压力容器受压元件的几何模型，除本书未涉及的碟形封头外，受压元件还有椭圆形封头、半球形封头、圆筒和锥壳。在壳体上配置了不同方位的接管，共16种型式。参考了ASMEⅧ-2:4.5、EN 13445-3:9和ГОСТ Р 52857.3的开孔补强，有径向接管，如椭圆形封头和半球形封头的中央接管，圆筒和锥壳上的径向接管，椭圆形封头上非中心部位的径向接管。斜接管的型式，有椭圆形封头和半球形封头上的非中心部位接管，圆筒纵截面上的斜接管，圆筒横截面上的切向接管、山坡接管和顶部的斜接管，锥壳纵截面上的水平接管和竖直接管，为工程设计提供了规范允许的几何模型。
本章给出的壳体 接管连接型式，除圆筒横截面顶部的斜接管为安放式以外，均采用整体补强，内平齐式，不考虑内伸式，不带补强圈，不考虑焊缝贡献的补强面积。
本章给出DM和WB界面上用中文输写相同的文件名，保存，调用。
第2章 划分网格，不带接管的压力容器是不存在的。本章对第1章的16个几何模型进行了网格划分，给出压力容器的分网效果，积累了划分网格的经验和方法。
本章主要按全局网格设置划分网格，并进行了各种组合，控制尺寸和层数。另外，要给出接管与壳体的多体元件分网后分界面上共节点，因为这里是接管与壳体相贯的地方，是整体结构不连续的部位。
第3章 齐鲁石化胜利炼油厂制氢装置PSA吸附器的低周疲劳分析，依据日本UNION CARBIDE SERVICES K. K. TOKYO JAPAN于1988年为齐鲁石化公司设计、引进的1台50m3 共10台一组PSA吸附器。2010年经山东齐鲁石化工程公司设计的国产化更新一台，以后就由该公司设计。
PSA吸附器是轴对称的2D面体，分为上部和下部两个模型。圆筒DN3000×设备总高10400mm。
压力应力分析的应力均落在上部中央人孔接管下拐点上和下部中央开孔接管的上拐点上。它们是决定疲劳寿命的关键点。按引进的原图，上部人孔壁厚按65mm计算和下部开孔接管壁厚按47.5mm计算，均为无限寿命。现按ASMEⅧ-2:5.5.3式（5.36）计算，依现行设计的壁厚，均为20年，满足使用要求。
第4章 压力容器3D模型的应力分析，给出下列3种模型：
（1）半球形封头 中央人孔接管 圆筒半剖结构分析。
（2）椭圆形封头 5个接管 圆筒结构分析。
（3）锥壳 竖直接管 圆筒 锥壳小端接管的半剖结构应力分析。
压力容器分析包括创建几何模型→划分网格→加载→求总变形→应力强度→应力线性化和评定。本章通过Workbench（后简写为WB）工具箱中Static Structural给出的单元格流程图完成了上述分析。
本章全部采用弹性应力分析方法。从这里可验正：弹性应力分析方法是不可替代的分析的主流方法。即使有人至今还说它不保守的情况，但所有认识都要回归到ASMEⅧ-2:5上来，无奈地叫喊多年，也是无用的。
第5章 ANSYS Workbench软件的缺点，在线性化、模棱两可和疲劳分析方面都存在软件功能不强的问题。
无论2D或3D，在应力强度的应力云图中都不显示节点编号，而在线性化设置路径时仅显示网格，没有MAX，在给出的网格中，凭着记忆或猜测找点定义路径。路径长度应等于或逼近元件壁厚（指小数位上），才是好的线性化。ANSYS Workbench的线性化功能无法与ANSYS经典相比。
ASMEⅧ-2:5.2.1.2指出，三维应力场，对于分类过程可产生模棱两可的结果。ANSYS Workbench无法解决这个难题。
ANSYS Workbench解决承受的载荷循环类型为完全对称循环（fully reversed）和脉动循环（zero-based）。很少适用于压力容器。如文献［14］的第15章疲劳设备分析实例—锁斗，是脉动循环（固体物料），但不用ANSYS Workbench给出的疲劳工具。
第6章 EN 13445-3:18疲劳寿命的详细评定，包括焊接件、非焊接件和螺栓。焊接件是指焊缝，非焊接件是指母材。18.5.3规定壳体上平原部分材料（Plain material），可包括磨平焊缝修补。这种修磨的存在能导致材料疲劳寿命的减少。因此，只有肯定是无焊接的材料，才应确定为非焊接的。18.12.1规定，仅适用于轴向受载的钢制螺栓，不适用于其他的螺纹连接件，如法兰、封头或阀。
焊接件的疲劳寿命评定是有限元分析（做载荷工况差）→线性化处理→提取薄膜 弯曲部分的ΔSINT=PL Pb Q（这就是结构应力的当量应力范围）→除以总修正系数→查表18-4确定节点分级号对应的疲劳曲线→按本书第9章查出许用循环次数→计算疲劳损伤系数。
EN 13445-3:18是全文译出，本章第4节还给出“难句分析”。
本书作者认为，焊接件的疲劳寿命评定要比ASMEⅧ-2:5和ГОСТ Р 52857.6细致。非焊接件评定按本书第6章的规定。
第7章 公式法计算许用循环次数，通过ASMEⅧ-2:5、EN 13445-3:18、ГОСТ Р 52857.6等标准给出的公式法计算许用循环次数。EN 13445-3:18、ГОСТ Р 52857.6都是弹性应力分析，用ASMEⅧ-2:5弹性应力分析和当量应力。只有弹性应力分析结合试验数据的平均曲线以下的设计疲劳曲线，才能完成疲劳分析。弹-塑性疲劳分析，计入当量塑性应变后，再回来计算Salt，k，使用弹性分析的匹配的设计疲劳曲线。ГОСТ Р 52857.6没有弹-塑性疲劳分析。
本书给出：EN 13445-3:18非焊接件设计疲劳曲线的疲劳寿命的安全系数10，应力范围的安全系数1.5，焊接件的失效概率约0.14%；ГОСТ Р 52857.6的循环次数的安全系数10，应力的安全系数2.0。
本书作者认为，ГОСТ Р 52857.6公式法比ASMEⅧ-2:5和EN 13445-3:18更适用，EN 13445-3:18的18.1.3规定，上述要求仅适用于EN 13445:2-2014规定的铁素体钢和奥氏体钢。而ГОСТ Р 52857.6却没有材料的限制，GB/T 150-2011中材料可用。
第8章 技术评论，技术评论的目的是纠正错误，消除误导。在文献［19］中，本书作者指出ASMEⅧ-2:5-2015版本的译文有155个案例。其实，在文献［17］（2008年）中，已经对在文献［9-12］中的错误提出了不同观点。若不评论，原作者不知道还有什么错误，而读者还在糊涂地接受。
对文献［5］的第6章评论，该书作者在位于封头内侧离开接管与封头相贯线以下的内伸式接管上定义路径3，在该书表6.1-1中列入是局部薄膜应力 弯曲应力。这是误导。因为定义［Path3］的内伸式接管内外表面压力相等，接管不受压，内伸式接管只用于开孔补强。因此，该书作者，在封头内侧的内伸式接管上定义了一条错误路径。压力容器分析人员从来就没有在此处定义路径的。
对文献［6］表7.1的译文评论，该书表7.1就是EN 13445-3:18:2014的附录P(normative)的P.1。本书作者对该书表7.1的翻译感到意外：
（1）如“significant sub-surface flaws”，译为“较大的次表面缺陷”，“次表面缺陷”就是自造词。
（2）将“Backing strip to be continuous”译为“焊迹是连续的”，“焊迹”也是自造词，应译为“背垫条是连续的”。
（3）将“consumable insert”（熔化嵌条）译为“单面熔焊”，随意删掉“insert”。
（4）猜译，如“Weld root pass shall be inspected to ensure full fusion to backing”（该书译者译为“检测焊接根部是否完全熔融到垫板上”），随意加字“是否”。
（5）前面译为“单面”，后面译为“单边”。
（6）“tack welds to be ground out”译为“定位焊要磨平”。
（7）“Joggle joint”，“榫接接头”译为“搭接接头”。
（8）“Minimum throat”（小焊喉）译为“小焊高”。概念不清和语法分析不清，降低了国外优秀科技著作的声誉。该表译文，对国内读者没有参考价值。
对文献［14］的评论：
（1）该书作者对塑性垮塌的定义和屈曲的定义均为自行的“定义”，均超出了定义本身的范围，而ASMEⅧ-2:5没有列出塑性垮塌的定义和屈曲的定义，该书作者学术不严谨。
（2）局部失效的评定，该书105页上说“新版ASMEⅧ-2:5-2013（2007版及之后版本）表达更具体，是基于局部一次薄膜加弯曲主应力”，但ASMEⅧ-2:5-2015版取消了上述说法。
（3）该书8.2弹-塑性分析法，不是该书作者所说的任意部位，而是选应力云图上红色标志区给定的几个高应力点，确定主应力、当量应力和总当量塑性应变，按规范式（5.7）评定通过。
（4）将βcr译为“容量降低系数”，词义不准确。
（5）该书的重点是规范篇，该书作者多以规范条款叙述相应规定。
（6）11.2.2弹性分析法评定，将该书式（11.6）和式（11.7）与规范相应式颠倒，这是读者应用棘轮评定公式的地方，容易误导。
（7）ASMEⅧ-2:5对于Kf、Ke，k和Kv，k 3个术语在规范5.13符号中已经下了专门定义，而该书作者在其116页10.3.1中，像是“高度概括”地说：“Kf考虑了局部结构不连续效应（应力集中），Ke，k考虑了塑性应变集中效应，Kv，k考虑了塑性应变强化效应”，本书作者认为：这是多此一举。
（8）该书98页7.1.5接管应力评定，其PL类应力译文有错误。
（9）第15章疲劳设备分析实例—锁斗，没有计入疲劳强度的降低系数K f等。对JB 4732的名词术语，该书作者在第2章又重复下了相同定义。
第9章 ASMEⅧ-2:附录3-F设计疲劳曲线，完全译出，也是读者常用查找的工具书。为此，给出原文对照，便于使用。
由于作者水平有限，对书中的错误，敬请专家学者和广大读者给予批评指正。
本书在自校中，田明欣、周永贵、邵明永、栾德昱，栾德熹参加了校核，在此表示感谢。
作 者
2021年3月
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