1、壓力容器安全裕度的影響因子探究 不同的預應變量能夠對試件和壓力容器產(chǎn)生一定的影響，使之產(chǎn)生不同程度的塑性變形，但是，材料本身的強化效應能夠在一定程度上彌補試件和壓力容器的塑性變形，降低容器塑性失穩(wěn)狀態(tài)下的載荷。對徑比為1.02到1.10范圍內(nèi)的容器，預變后容器的塑性失穩(wěn)壓力的影響甚小。同時合計容器的塑性變形以及材料的強化效應的改變狀況，大約4%到12%的試件和容器的最小安全裕度會有常規(guī)的4.76降低到2.21。本次研究得到的最小安全裕度和國外相關的標準一致，這說明應變強化對壓力容器安全裕度有較高的影響。 本次試驗選取的試驗對象是四個相同的06Gr19Ni10材料試件，標號分別為a、b、c、d，

2、然后對試驗材料的矩形截面試件分別進行不同路徑的預拉伸試驗，a試件拉伸程度為斷裂，b、c、d采納不同的拉伸力對其拉伸，使得試件發(fā)生部分塑性變形、卸載恢復、再拉伸直至材料斷裂，通過實驗比較各試件在不同預應變下的拉伸承載能力，實驗結果如下所示：試件編號試件的厚度mm第一次加載載荷卸載后參加應變試件拉伸最大負荷與試件初始截面積比值MPaa6.00798.25b6.0086.980.10779.19c6.00120.390.14758.12d6.00107.560.85780.01 通過實驗數(shù)據(jù)分析可得，在不同加載路徑的狀況下，也就是不同程度的應變強化狀況下，這些材料的極限承載能力的變化程度是不大的，說

3、明不同加載路徑雖然能夠使得材料的失穩(wěn)點發(fā)生變化，但是對材料的極限承載能力的影響是微乎其微的。 在實際狀況中，影響壓力容器材料屬性的重要元素包括溫度，所以本次試驗針對的對象是壓力容器所處室溫應變強生產(chǎn)塑性變形的實際加載狀況。本次試驗選用的試驗方法是有限元模擬試驗方法，設定兩種加載方式。第一種為一次性加載使材料的塑性失穩(wěn)。第二種是分兩次加載，第一次加載時使材料達到塑性變形的目的，卸載后對材料進行第二次加載，直接使材料的塑性失穩(wěn)。在模擬的過程中，壓力容器模型選擇為350mm8mm18000mm的圓筒容器，通過查表可知厚度為8mm的06Gr19Ni10鋼板的實測應變曲線。在此要注意，第二種加載方式的計

4、算過程中要給容器施加0.10左右的6組預應變，計算結果如下：第二種0.0215.2324.690.3520.0416.3224.790.3220.0617.3524.910.3010.0818.7524.760.2890.1019.2924.770.2780.1220.6424.700.257 從實驗數(shù)據(jù)的分析中可以看出，在上述兩種加載方式的影響下，該壓力容器模型的材料塑性失穩(wěn)壓力基本沒有變化，而最大環(huán)向應變卻隨著預應變量的逐漸增大而減小等。 總體來說，通過這個實驗可以得知，壓力容器的極限承載能力是不會隨著加載方式的變化而變化的，但是預應變強化容器的儲備卻會隨著預應變量的增加而逐漸減小。 在分

5、析壓力容器的塑性失穩(wěn)壓力與預應變量的聯(lián)系時，可以采納有限元分析法對其進行試驗分析。在本次試驗中，壓力容器試驗模型的初始內(nèi)徑為350毫米，在試驗數(shù)據(jù)的分析計算過程中壓力容器的模型長度應當大于等于5倍的內(nèi)徑。依據(jù)實際狀況，在現(xiàn)實中的應變強化壓力容器一般都是薄壁容器，所以可以合理的將容器的徑比選擇在1.08左右，依據(jù)實驗要求則可以具體取1.02、1.04、1.06、1.08、1.10五組數(shù)據(jù)。 試驗完成之后對數(shù)據(jù)進行計算分析發(fā)現(xiàn)，兩種模型的有限元的計算結果基本相當，在取上述五組數(shù)據(jù)的徑比狀況下，塑性變形對壓力容器材料的失穩(wěn)壓力有一定的影響，壓力容器的模型在0.04到0.12的預應變范圍內(nèi)塑性失穩(wěn)壓力

6、的平均下降幅度最大為6.42，是發(fā)生在預應變量為0.08的狀況下。 應變強化會使得壓力容器的半徑逐漸變大，壁厚逐漸減小，但是材料的塑性失穩(wěn)壓力的下降幅度卻很小，這也說明材料的強化效應在一定程度上對容器的尺寸改變做到了一定的彌補。 通過數(shù)據(jù)的分析，不同的預應變量能夠使容器產(chǎn)生不同的塑性變形，一段時間后在材料硬度的影響下容器的塑性變形會逐漸恢復。關于徑比為1.08的薄壁容器來說，容器壁厚對應變強化后的容器塑性失穩(wěn)壓力的影響程度是很小的，如果在此對容器預應變后容器外形的改變和材料應力曲線改變的狀況進行分析，在4%至20%的預應變后的最小安全裕度會顯然下降，與當今時期最低安全裕度標準要求是相當?shù)模C實應變強化對壓力容器的安全裕度的影響效果是非常顯然的。應變強化技術作為一種新的技術