1、 I 摘 要 在当前资源紧张的前提下，如何实现压力容器的轻型化设计成为摆在大家面前的重要课题，压力容器的分析设计和应变强化设计是实现轻型化设计的重要途径。随着塑性力学理论及有限元非线性技术的发展，压力容器的弹塑性分析取得巨大发展，欧盟及美国压力容器标准相继纳入了弹塑性分析设计方法。奥氏体不锈钢应变强化压力容器技术在国外已有多年的工程使用经验，在国内则刚开始应用。压力容器的弹塑性分析设计和应变强化设计都是考虑了材料的强化效应和结构的几何变形情况，是先进的压力容器设计技术，其应用前景非常重大。但是压力容器的弹塑性分析设计借用的有限元非线性分析手段来实现的，需要耗费比较多的工作时间，而起不容易被理解
2、。如果能够找到计算压力容器载荷应变关系、塑性失稳值及安全裕度的解析式，则能大大促进压力容器弹塑性分析设计的应用，且容易被理解。本文根据上面存在的问题进行研究，主要研究内容及研究结论如下：（1）对不同的材料曲线模型进行比较分析，结果表明 Swift 曲线模型与实测曲线模型误差较大，而 ASME 曲线模型误差较小，尤其是在应变较小的情况下，ASME 曲线模型用于有限元模拟是准确的，自动运行程序可加快 ASME 曲线模型的计算。（2）对前人推导的压力容器载荷变形关系及塑性失稳压力解析式进行有限元验证。结果表明对于薄壁内压圆筒和球壳容器，载荷变形解析式的结果与有限元结果非常吻合,可用载荷变形解析式计算
3、内压容器的载荷与变形；而用解析式求得的塑性失稳压力比有限元模拟的塑性失稳压力大很多，用解析式计算塑性失稳压力，准确性较差。（3）推导出本文计算发生塑性变形压力容器的安全裕度解析式并对解析式进行有限元验证。结果表明本文推导的解析式计算奥氏体不锈钢压力容器的安全裕度是可行的。（4）分别用标准值和实测值的 ASME 曲线对奥氏体不锈钢应变强化圆筒和球壳容器进行有限元非线性分析。结果表明理论发生 10%应变的容器，实际只发生 3%5%的应变，理论发生 5%应变的容器，实际只发生 1%的应变；按标准给出的强度参数进行应变强化设计，容器的安全裕度都是满足要求的，但是在容器的实际强化过程中，最好把容器主体应
4、变限制在 3%以下，能够保证容器的实际安全裕度大于或者接近 2.4,也有益于强化过程中压力的控制。关键词：弹塑性分析;奥氏体不锈钢应变强化;载荷变形;塑性失稳压力;安全裕度 II Abstract The resources is becoming less and less now,how to actualize the light design and manufacture of cryogenic vessels is the important topic in front of everyone.Design by analysis and strain strengthenin
5、g design are important ways to realize the light design.With the development of plastic mechanics theory and nonlinear finite element technology,elastic-plastic analyses of pressure vessel have made great development.The design method of elastic-plastic analysis was introduced into European Union an
6、d the United States standards of the pressure vessel.Strains strengthen technique of pressure vessel for austenitic stainless steel has been used many years in foreign,but just begin to use the technique in domestic.Elastic-plastic analysis design and strain strengthening design of pressure vessel consider t he the strain strengthening affect of materials and the structure deformation characteristics of component.It is an advanced pressure vessel design technology,the application prospect are gr
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