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

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

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、概述 

2、结构材料本构模型

3、结构材料非线性

3.1屈服准则

3.2流动准则

4、非线性瞬态结构响应的有限元分析

5、热应力计算的材料参数

6、热应力计算的边界条件

7、热应力计算的网格设置要求

8、瞬态热应力响应计算的时间步长设置要求

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：压力罐的瞬态热应力分析

三、压力容器疲劳设计的弹性应力分析法

1、概述2、疲劳曲线与方程式

3、平均应力对低循环疲劳的影响

4、结构对低循环疲劳的影响

5、应力集中对疲劳寿命的影响 

6、累积损伤理论

7、循环计数法

8、ASME/JB4732关于应力疲劳设计的规定

9、JB4732压力容器疲劳分析设计

10、基于最新版ASME弹性应力分析的疲劳评定

11、ANSYS WB应力疲劳计算方法

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

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、变循环下的应力应变响应

6、应变疲劳寿命估算

7、缺口的应变分析及寿命估算

8、ASME规范/JB4732标准关于疲劳弹塑性分析设计的相关规定

9、基于ASME弹塑性应力分析的疲劳评定

10、对ASME规范中一次循环分析法的解读

11、ASME一次循环分析法的ANSYS WB实现

12、对ASME规范中两倍屈服法的解读

13、ASME两倍屈服法的ANSYS WB实现  

工程实例-1：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、焊缝疲劳的评定过程

3、焊缝疲劳评定的修正               

4、焊缝疲劳分析的结构应力法

5、 焊缝疲劳分析的热点应力法

6、ASME规范/JB4732标准关于焊缝疲劳设计的规定

7、国际焊接协会/欧洲规范关于焊缝疲劳强度设计的规定

8、ANSYS WB热点应力法               

9、Ansys Ncode结构应力法

工程实例-1：焊接压力容器焊缝疲劳寿命的热点应力法分析

工程实例-2：焊接压力容器焊缝疲劳寿命的结构应力法分析

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

疲劳的评定

1、蠕变疲劳的概念

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