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承壓設備安定性分析與設計（簡體書）
商品資訊
系列名：裝備結構強度及可靠性叢書
ISBN13：9787030648242
出版社：科學出版社
作者：軒福貞; 鄭小濤
出版日：2021/12/17
裝訂／頁數：精裝／376頁
規格：24cm*17cm (高/寬)
商品簡介
目次
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商品簡介
《承壓設備安定性分析與設計》是一本關於設備安定性分析理論與設計領域的專著。《承壓設備安定性分析與設計》採用總分總的邏輯架構，圍繞複雜條件及複雜結構的安定性問題，從基本原理模型到方程解析，均安排有系統討論和案例解析。《承壓設備安定性分析與設計》共分9章，第1章為緒論，提出《承壓設備安定性分析與設計》的研究背景、基本概念，並系統梳理結構安定性分析基礎研究和設計方法發展的歷史脈絡；第2章和第3章為遞進關係，分別介紹結構安定及棘輪極限載荷分析的通用方法，以及複雜載荷條件下承壓設備的安定性分析；第4章討論複雜材料(焊接接頭)條件下安定與棘輪極限載荷的分析；第5章則進一步延伸至多層膜-基結構；第6章系統討論法蘭結構和螺栓緊固件的安定性分析；第7章系統介紹線性匹配方法及其用於汽輪機轉子輪緣-葉片結構的安定性分析；第8章討論材料滯彈性回復效應對結構安定極限載荷的影響。第9章系統介紹和分析比較國際標準中關於承壓設備的安定性設計方法，包括美國《鍋爐及壓力容器規範：ASMEBPVC-Ⅲ―2015》、英國《高溫結構完整性評定規程：R5―2014》、法國《核裝置機械部件設計和建造規則：RCC-MRx―2015》、歐盟《非直接接觸火焰壓力容器：EN13445-3―2002》等相關標準。
目次
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 結構安定性及其基本概念 1
1.2 結構安定性分析和基礎理論的發展歷程 3
1.2.1 結構安定性分析的經典簡化方法發展歷程 4
1.2.2 受損結構的安定性分析理論和方法研究進展 7
1.2.3 高溫設備的安定性分析方法研究進展 10
1.2.4 考慮應變硬化的安定性分析方法研究進展 13
1.2.5 材料棘輪與結構棘輪的區別與聯繫 15
1.3 本書內容安排 17
第2章 結構安定及棘輪極限載荷分析的通用方法 18
2.1 承壓設備的安定極限載荷分析方法 18
2.1.1 逐次循環法 18
2.1.2 彈性補償法 18
2.1.3 非線性疊加法 20
2.1.4 幾種分析方法的對比 23
2.2 承壓設備棘輪極限載荷的分析方法 25
2.2.1 線性匹配法 25
2.2.2 屈服應力或彈性模量修正法 26
2.2.3 非循環疊加法 28
2.2.4 虛擬屈服面法 30
2.2.5 混合剩餘強度法 31
2.3 結構安定極限載荷的測量試驗 31
2.3.1 載荷-位移特徵點法 32
2.3.2 應變率-載荷擬合法 32
2.3.3 應變增量-循環數對數斜率法 33
2.4 Bree圖的構建原理與應用 33
2.4.1 基本Bree圖(不考慮蠕變) 33
2.4.2 基本Bree圖(考慮蠕變) 44
2.4.3 基於Bree圖的熱薄膜應力評價修正 46
2.5 本章小結 49
第3章 複雜載荷條件下承壓設備的安定性分析 50
3.1 承壓設備的自增強與安定極限載荷分析 50
3.1.1 承壓圓筒的自增強與安定極限載荷分析 50
3.1.2 承壓球殼的自增強與安定極限載荷分析 67
3.2 雙軸應力條件下圓筒的安定性分析 81
3.2.1 熱-機械載荷下承壓圓筒自增強與安定性分析 81
3.2.2 拉-彎-扭複合載荷下承壓圓筒的安定性分析 92
3.3 承壓殼體開孔部位的安定性分析 116
3.3.1 循環內壓下球形封頭開孔接管的安定性分析方法 116
3.3.2 循環熱-機械載荷下開孔圓筒的安定性分析 121
3.3.3 循環熱-機械載荷下承壓斜接管的安定性分析方法 129
3.3.4 移動熱-機械載荷下壓力管道彎頭的安定性分析 140
3.4 熱-機械載荷下承壓殼體的棘輪極限載荷與低周疲勞評定 143
3.4.1 有限元分析模型及方法 143
3.4.2 棘輪極限載荷與疲勞壽命分析 145
3.4.3 基於安定性分析的結構疲勞試驗載荷確定 149
3.5 本章小結 150
第4章 熱-機械載荷下焊接接頭的安定與棘輪極限載荷分析 151
4.1 焊接接頭安定性分析的有限元模型 151
4.2 基於彈性安定極限載荷的模型驗證 154
4.3 焊接接頭安定性分析結果與討論 154
4.3.1 坡口型式對焊接接頭安定極限載荷的影響 154
4.3.2 管道厚度對焊接接頭安定極限載荷的影響 155
4.3.3 焊材屈服應力對焊接接頭安定極限載荷的影響 156
4.3.4焊材彈性模量和熱膨脹係數對焊接接頭安定極限載荷的影響 158
4.4 焊接接頭安定性的簡化評估方法 159
4.4.1 焊接接頭的應力集中係數 159
4.4.2 彈/塑性安定極限載荷及拐點值的確定 159
4.4.3 安定/棘輪極限載荷的確定 160
4.5 本章小結 161
第5章 複雜條件下多層膜-基結構的安定性分析 162
5.1 彈-塑-蠕變條件下多層膜-基結構的安定性分析 163
5.1.1 彈-塑-蠕變條件下多層膜-基結構的安定極限方程 163
5.1.2 Si-Cu雙層梁分析 167
5.2 缺陷對多層膜-基結構安定極限載荷的影響 176
5.2.1 考慮溫度相關屈服應力的LMM基本理論 176
5.2.2 含缺陷熱障塗層系統有限元模型 179
5.2.3 安定性分析結果與討論 181
5.3 延性損傷對多層膜-基結構安定極限載荷的影響 186
5.3.1 耦合延性損傷的彈塑性理論公式 186
5.3.2 延性損傷多層梁的安定性分析 190
5.4 本章小結 199
第6章 螺栓法蘭結構及緊固件的安定性分析 201
6.1 循環熱-機械載荷下螺栓法蘭結構的安定性分析 201
6.1.1 整體螺栓法蘭結構有限元模型 201
6.1.2 螺栓預緊力 202
6.1.3 安定性分析結果與討論 203
6.2 循環載荷幅對緊固件安定/棘輪極限載荷的影響 206
6.2.1 螺栓材料35CrMo的循環拉伸試驗 206
6.2.2 考慮應力率的黏塑性本構方程 210
6.2.3 修正的黏塑性本構模型 214
6.3 循環壓縮條件下密封墊片的棘輪變形與安定性分析 217
6.3.1 墊片循環壓縮試驗裝置設計 217
6.3.2 聚四氟乙烯墊片的循環壓縮棘輪變形分析 219
6.3.3 柔性石墨增強墊片的循環壓縮棘輪變形 235
6.3.4 無石棉墊片的循環壓縮棘輪變形 243
6.4 本章小結 254
第7章 熱-機械複合載荷下汽輪機轉子輪緣結構的安定性分析 256
7.1 線性匹配法的基本原理 256
7.1.1 上限安定分析 257
7.1.2 下限安定分析 258
7.2 汽輪機轉子輪緣-葉片結構模型及安定性分析 258
7.2.1 轉子輪緣-葉片結構的有限元模型 258
7.2.2 材料屬性和加載條件 260
7.2.3 穩定工況下的線彈性應力分佈 261
7.3 轉子輪緣-葉片結構的安定極限載荷分析 263
7.3.1 實際操作載荷下轉子輪緣-葉片結構的安定性分析 263
7.3.2 轉子輪緣-葉片結構的安定極限載荷 265
7.4 轉子輪緣-葉片結構的棘輪極限載荷分析 267
7.4.1 穩定循環狀態 267
7.4.2 啟動工況下轉子輪緣-葉片結構的棘輪分析 268
7.4.3 棘輪極限載荷交互曲線 269
7.5 本章小結 270
第8章 蠕變-疲勞載荷下的滯彈性回復效應及其對安定極限載荷的影響 271
8.1 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-疲勞試驗 271
8.1.1 試驗材料 271
8.1.2 試驗條件 272
8.2 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪試驗結果與分析 274
8.2.1 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼在蠕變-疲勞載荷下的滯彈性行為 274
8.2.2 滯彈性回復對X12CrMoWVNbN10-1-1鋼棘輪與安定行為的影響 278
8.3 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪預測模型 279
8.3.1 彈-塑-蠕變響應的基本理論公式 280
8.3.2 考慮滯彈性的非線性隨動硬化模型 280
8.3.3 單軸蠕變方程及參數 281
8.4 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪預測結果與討論 282
8.5 本章小結 285
第9章 基於規範的承壓設備安定性設計方法 286
9.1 基於ASME規範的承壓設備安定性設計準則 286
9.1.1 中低溫構件安定性設計規範(ASME BPVC-Ⅲ-NB) 286
9.1.2 高溫構件安定性設計規範(ASME BPVC-Ⅲ-NH) 289
9.2 R5規程中高溫構件安定性設計準則 298
9.2.1 結構安定評定的簡化方法 298
9.2.2 結構安定性評定的詳細方法 299
9.2.3 安定性分析與穩態循環應力極限的計算 301
9.3 基於RCC-MRx規範的高溫部件安定性設計準則 311
9.3.1 不考慮蠕變情況下的漸增性變形 311
9.3.2 考慮蠕變情況下的漸增性變形 318
9.4 歐盟EN 13445-3規範中關於結構安定性設計方法的介紹 324
9.5 日本C-TDF方法 325
9.6 蘇聯USSR規範的相關規定 325
9.7 本章小結 325
參考文獻 327
附錄1 逐次循環(CBC)有限元分析命令流 343
附錄2 基於非循環方法的有限單元分析命令流 351
附錄3 厚壁圓筒自增強壓力優化有限元分析命令流 356
附錄4 雙層梁彈-塑-蠕變數值迭代分析程序(基於MATLAB) 360
前言
第1章 緒論 1
1.1 結構安定性及其基本概念 1
1.2 結構安定性分析和基礎理論的發展歷程 3
1.2.1 結構安定性分析的經典簡化方法發展歷程 4
1.2.2 受損結構的安定性分析理論和方法研究進展 7
1.2.3 高溫設備的安定性分析方法研究進展 10
1.2.4 考慮應變硬化的安定性分析方法研究進展 13
1.2.5 材料棘輪與結構棘輪的區別與聯繫 15
1.3 本書內容安排 17
第2章 結構安定及棘輪極限載荷分析的通用方法 18
2.1 承壓設備的安定極限載荷分析方法 18
2.1.1 逐次循環法 18
2.1.2 彈性補償法 18
2.1.3 非線性疊加法 20
2.1.4 幾種分析方法的對比 23
2.2 承壓設備棘輪極限載荷的分析方法 25
2.2.1 線性匹配法 25
2.2.2 屈服應力或彈性模量修正法 26
2.2.3 非循環疊加法 28
2.2.4 虛擬屈服面法 30
2.2.5 混合剩餘強度法 31
2.3 結構安定極限載荷的測量試驗 31
2.3.1 載荷-位移特徵點法 32
2.3.2 應變率-載荷擬合法 32
2.3.3 應變增量-循環數對數斜率法 33
2.4 Bree圖的構建原理與應用 33
2.4.1 基本Bree圖(不考慮蠕變) 33
2.4.2 基本Bree圖(考慮蠕變) 44
2.4.3 基於Bree圖的熱薄膜應力評價修正 46
2.5 本章小結 49
第3章 複雜載荷條件下承壓設備的安定性分析 50
3.1 承壓設備的自增強與安定極限載荷分析 50
3.1.1 承壓圓筒的自增強與安定極限載荷分析 50
3.1.2 承壓球殼的自增強與安定極限載荷分析 67
3.2 雙軸應力條件下圓筒的安定性分析 81
3.2.1 熱-機械載荷下承壓圓筒自增強與安定性分析 81
3.2.2 拉-彎-扭複合載荷下承壓圓筒的安定性分析 92
3.3 承壓殼體開孔部位的安定性分析 116
3.3.1 循環內壓下球形封頭開孔接管的安定性分析方法 116
3.3.2 循環熱-機械載荷下開孔圓筒的安定性分析 121
3.3.3 循環熱-機械載荷下承壓斜接管的安定性分析方法 129
3.3.4 移動熱-機械載荷下壓力管道彎頭的安定性分析 140
3.4 熱-機械載荷下承壓殼體的棘輪極限載荷與低周疲勞評定 143
3.4.1 有限元分析模型及方法 143
3.4.2 棘輪極限載荷與疲勞壽命分析 145
3.4.3 基於安定性分析的結構疲勞試驗載荷確定 149
3.5 本章小結 150
第4章 熱-機械載荷下焊接接頭的安定與棘輪極限載荷分析 151
4.1 焊接接頭安定性分析的有限元模型 151
4.2 基於彈性安定極限載荷的模型驗證 154
4.3 焊接接頭安定性分析結果與討論 154
4.3.1 坡口型式對焊接接頭安定極限載荷的影響 154
4.3.2 管道厚度對焊接接頭安定極限載荷的影響 155
4.3.3 焊材屈服應力對焊接接頭安定極限載荷的影響 156
4.3.4焊材彈性模量和熱膨脹係數對焊接接頭安定極限載荷的影響 158
4.4 焊接接頭安定性的簡化評估方法 159
4.4.1 焊接接頭的應力集中係數 159
4.4.2 彈/塑性安定極限載荷及拐點值的確定 159
4.4.3 安定/棘輪極限載荷的確定 160
4.5 本章小結 161
第5章 複雜條件下多層膜-基結構的安定性分析 162
5.1 彈-塑-蠕變條件下多層膜-基結構的安定性分析 163
5.1.1 彈-塑-蠕變條件下多層膜-基結構的安定極限方程 163
5.1.2 Si-Cu雙層梁分析 167
5.2 缺陷對多層膜-基結構安定極限載荷的影響 176
5.2.1 考慮溫度相關屈服應力的LMM基本理論 176
5.2.2 含缺陷熱障塗層系統有限元模型 179
5.2.3 安定性分析結果與討論 181
5.3 延性損傷對多層膜-基結構安定極限載荷的影響 186
5.3.1 耦合延性損傷的彈塑性理論公式 186
5.3.2 延性損傷多層梁的安定性分析 190
5.4 本章小結 199
第6章 螺栓法蘭結構及緊固件的安定性分析 201
6.1 循環熱-機械載荷下螺栓法蘭結構的安定性分析 201
6.1.1 整體螺栓法蘭結構有限元模型 201
6.1.2 螺栓預緊力 202
6.1.3 安定性分析結果與討論 203
6.2 循環載荷幅對緊固件安定/棘輪極限載荷的影響 206
6.2.1 螺栓材料35CrMo的循環拉伸試驗 206
6.2.2 考慮應力率的黏塑性本構方程 210
6.2.3 修正的黏塑性本構模型 214
6.3 循環壓縮條件下密封墊片的棘輪變形與安定性分析 217
6.3.1 墊片循環壓縮試驗裝置設計 217
6.3.2 聚四氟乙烯墊片的循環壓縮棘輪變形分析 219
6.3.3 柔性石墨增強墊片的循環壓縮棘輪變形 235
6.3.4 無石棉墊片的循環壓縮棘輪變形 243
6.4 本章小結 254
第7章 熱-機械複合載荷下汽輪機轉子輪緣結構的安定性分析 256
7.1 線性匹配法的基本原理 256
7.1.1 上限安定分析 257
7.1.2 下限安定分析 258
7.2 汽輪機轉子輪緣-葉片結構模型及安定性分析 258
7.2.1 轉子輪緣-葉片結構的有限元模型 258
7.2.2 材料屬性和加載條件 260
7.2.3 穩定工況下的線彈性應力分佈 261
7.3 轉子輪緣-葉片結構的安定極限載荷分析 263
7.3.1 實際操作載荷下轉子輪緣-葉片結構的安定性分析 263
7.3.2 轉子輪緣-葉片結構的安定極限載荷 265
7.4 轉子輪緣-葉片結構的棘輪極限載荷分析 267
7.4.1 穩定循環狀態 267
7.4.2 啟動工況下轉子輪緣-葉片結構的棘輪分析 268
7.4.3 棘輪極限載荷交互曲線 269
7.5 本章小結 270
第8章 蠕變-疲勞載荷下的滯彈性回復效應及其對安定極限載荷的影響 271
8.1 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-疲勞試驗 271
8.1.1 試驗材料 271
8.1.2 試驗條件 272
8.2 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪試驗結果與分析 274
8.2.1 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼在蠕變-疲勞載荷下的滯彈性行為 274
8.2.2 滯彈性回復對X12CrMoWVNbN10-1-1鋼棘輪與安定行為的影響 278
8.3 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪預測模型 279
8.3.1 彈-塑-蠕變響應的基本理論公式 280
8.3.2 考慮滯彈性的非線性隨動硬化模型 280
8.3.3 單軸蠕變方程及參數 281
8.4 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼的蠕變-棘輪預測結果與討論 282
8.5 本章小結 285
第9章 基於規範的承壓設備安定性設計方法 286
9.1 基於ASME規範的承壓設備安定性設計準則 286
9.1.1 中低溫構件安定性設計規範(ASME BPVC-Ⅲ-NB) 286
9.1.2 高溫構件安定性設計規範(ASME BPVC-Ⅲ-NH) 289
9.2 R5規程中高溫構件安定性設計準則 298
9.2.1 結構安定評定的簡化方法 298
9.2.2 結構安定性評定的詳細方法 299
9.2.3 安定性分析與穩態循環應力極限的計算 301
9.3 基於RCC-MRx規範的高溫部件安定性設計準則 311
9.3.1 不考慮蠕變情況下的漸增性變形 311
9.3.2 考慮蠕變情況下的漸增性變形 318
9.4 歐盟EN 13445-3規範中關於結構安定性設計方法的介紹 324
9.5 日本C-TDF方法 325
9.6 蘇聯USSR規範的相關規定 325
9.7 本章小結 325
參考文獻 327
附錄1 逐次循環(CBC)有限元分析命令流 343
附錄2 基於非循環方法的有限單元分析命令流 351
附錄3 厚壁圓筒自增強壓力優化有限元分析命令流 356
附錄4 雙層梁彈-塑-蠕變數值迭代分析程序(基於MATLAB) 360
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