基于规范的压力容器分析设计与工程应用（下）——温度场与热应力计算、棘轮与蠕变分析、疲劳与断裂评定、结构优化与可靠性北京培训班

模块

主要内容

一、 压力容器传热与

温度场计算

1、传热基本定律

1.1热传导                         

  1.2热对流

1.3热辐射

2、稳态传热原理                      

3、瞬态传热原理

4、传热计算的材料参数            

5、非线性瞬态温度场传热的有限元分析

6、传热的边界条件及其原理           

 7、传热模拟的网格设置要求

8、瞬态温度场计算的时间步长设置要求

   9、流固耦合传热计算

工程实例-1：加氢反应器裙座稳态温度场计算

工程实例-2：法兰连接压力管道瞬态温度场模拟

二、压力容器热应力分析

1、热应力计算原理                    

2、稳态热应力计算方法

3、瞬态热应力计算方法                

4、热应力计算的材料参数              

5、热应力计算的边界条件              

6、热应力计算的网格设置要求

7、瞬态热应力响应计算的时间步长设置要求

8、温度应力的性质与分类

9、热机耦合应力作用下压力容器应力评定方法（基于ASME和JB-4732规范）

10、ANSYS workbench应力线性化路径自动生成程序（送程序）

工程实例-1：加氢反应器裙座稳态热应力计算与评定

工程实例-2：法兰连接压力管道的瞬态热应力计算

三、压力容器疲劳设计的弹性应力分析法

1、概述                            

 2、循环应力

3、材料S-N曲线                   

 4、结构疲劳的影响因素

5、疲劳载荷类型                     

6、累积损伤理论

7、循环计数法（雨流计数法原理）

8、基于JB4732的压力容器疲劳分析设计与评定

9、基于最新版ASME弹性应力分析的疲劳评定

10、基于ASME/JB4732弹性应力法压力容器疲劳评定的ANSYS workbench自动分析程序（送程序）

工程实例-1：基于JB4732的平板封头与筒体连接区疲劳寿命分析

工程实例-2：基于ASME的吸附塔疲劳分析

工程实例-3：基于ANSYS workbench自动分析程序的三通盲管疲劳失效评定

四、基于弹塑性应力分析的压力容器疲劳设计方法

1、材料的记忆特性                    

2、单调应力-应变响应曲线  

3、循环应力应变曲线                  

4、滞后环曲线

5、基于ASME的ANSYS workbench压力容器弹塑性本构自动生成程序（送程序）

6、ASME规范/JB4732标准关于疲劳弹塑性分析设计的相关规定

7、基于ASME弹塑性应力分析的疲劳评定

8、对ASME规范中一次循环分析法的解读

9、ASME一次循环分析法的ANSYS WB实现

10、对ASME规范中两倍屈服法的解读

11、ASME两倍屈服法的ANSYS WB实现

工程实例-1：ASME VIII-2中各类钢材弹塑性本构（真应力-真应变本构）的自动生成示例（采用自动生成程序）

工程实例-2：基于ASME的压力罐疲劳分析

五、压力容器焊缝

疲劳分析

1、概述                            

 2、Battelle结构应力法基本原理

3、ASME规范对等效结构应力法的调整   

4、最新ASME规范中焊缝疲劳评定方法

5、最新ASME规范中焊缝疲劳评定的流程图

6、ASME规范中若干关键公式的解读

6.1Neubers方程的物理意义           

 6.2滞回应力-应变方程（滞回方程）

6.3Neubers-滞回非线性方程组及其迭代求解格式

6.4Neubers-滞回方程组的求解主程序文件（送程序文件）

6.5基于ANSYS高精度遗传-迭代算法的Neubers-滞回方程组求解程序（送程序）

7、Ncode实体焊缝疲劳计算的结构应力法原理

7.1nCode实体焊缝分析方法          

 7.2实体焊缝求解引擎关键配置

7.3结构应力文件的定义与结构应力提取方法

7.4实体焊缝定义程序（送程序）      

7.5弯曲比的定义与作用

7.6 nCode中焊缝材料S-N曲线及其与ASME规范对比

8、基于ANSYS+Ncode联合仿真的实体焊缝疲劳寿命计算            

工程实例-1：基于ANSYS workbench高精度遗传-迭代算法的Neubers-滞回方程组求解程序及其验证

工程实例-2：基于ASME规范和ANSYS workbench的吸附塔壳体与保温支撑圈焊接接头焊缝寿命计算（需ANSYS和手算相结合，过程复杂，十分麻烦）

工程实例-3：基于ANSYS+Ncode疲劳仿真的吸附塔壳体与保温支撑圈焊接接头焊缝寿命计算及其与ASME规范结果的对比分析（结果与规范基本一致，自动分析，十分简单）

六、压力容器棘轮评定

1、 安定与棘轮的概念                  

2、棘轮分析的ASME弹性分析法

3、ASME规范弹性分析法的评定准则

4、热应力棘轮的ASME规范评定方法    

 5、棘轮分析的ASME弹塑性分析法

6、ASME规范弹塑性分析法的评定准则    

7、简化的弹塑性应力分析法

8、ASME棘轮弹性分析法的ANSYS WB实现

9、ASME棘轮弹塑性分析法的ANSYS WB实现

10、ASME热应力棘轮分析法的ANSYS WB实现

11、压力容器棘轮现象的ANSYS WB模拟

工程范例-1：基于弹性应力分析的接管与筒体连接处棘轮评定

工程实例-2：基于弹塑性应力分析的筒体与封头连接区棘轮评定

工程实例-3：封头与筒体连接区棘轮现象模拟与分析

七、压力容器高温

蠕变分析

1、概述                             

2、蠕变曲线

3、压力容器蠕变方程                 

4、压力容器蠕变设计准则

5、ASME规范/JB4732标准压力容器蠕变设计方法

6、ANSYS WB蠕变模型               

7、ANSYS WB蠕变计算方法与操作技巧

工程实例-1：压力容器筒体开孔接管区蠕变计算

八、压力容器蠕变

-疲劳交互作用的评定

1、蠕变-疲劳交互作用的概念

2、蠕变疲劳工程设计方法

2.1 ASME方法                      

  2.2 R5规程

2.3 RCC-MR方法

3、载荷控制极限设计方法

4、应变控制极限设计方法

4.1 方法Test A-1                

4.2 弹性分析方法Test A-2和Test A-3

4.3简化的非弹性分析方法Test B-1和Test B-2

4.4 非弹性分析方法

5、蠕变-疲劳作用的评定

5.1 蠕变-疲劳评定中蠕变损伤的分析方法

5.2 蠕变-疲劳评定中疲劳损伤的分析方法

5.3 蠕变-疲劳交互作用评定

工程实例-1：加氢反应器蠕变-疲劳交互分析

九、断裂力学在压力容器分析设计中的应用

1、断裂力学简介                     

2、压力容器裂纹的建模方法

3、压力容器断裂参数及其计算原理

4、压力容器断裂参数计算的ANSYS WB计算方法与设置技巧

5、ASME规范/JB4732标准关于断裂评定的相关规定

工程实例-1：球型压力容器断裂参数计算、裂纹分析与安全评定

十、压力容器疲劳裂纹

扩展模拟

1、概述                            

 2、疲劳裂纹扩展速率

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型         

4、疲劳裂纹扩展寿命预测方法

5、疲劳裂纹扩展寿命的计算步骤

6、ASME规范/JB4732标准关于疲劳断裂扩展的相关规定

工程实例-1：内压作用下柱式压力容器疲劳疲劳扩展分析

十一、压力容器结构

优化设计

1、结构优化设计简介              

2、压力容器结构优化设计的数学模型

3、压力容器优化设计三要素           

4、Ansys WB优化计算方法解析

5、软件设置技巧                     

6、结构轻量化设计方法

工程实例-1：压力罐轻量化设计

十二、压力容器可靠性

分析与设计

1、概述                           

  2、压力容器概率极限状态设计法

3、压力容器的结构功能函数          

 4、压力容器的失效概率与可靠指标

5、基于ansys概率设计的压力容器可靠性分析

6、ansys压力容器可靠度计算设置技巧

工程实例-1：大型LNG储罐可靠性评估及参数敏感性分析

备注

1. 使用软件版本：ANSYS2020R2

2. 各种自动分析程序（课上提供，现场安装，无限期使用）