壓力容器設(shè)計準(zhǔn)則1第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五失效形式失效判據(jù)（選擇）設(shè)計準(zhǔn)則（相應(yīng)）設(shè)計是否合理（判別）4.2設(shè)計準(zhǔn)則2第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4.2.1壓力容器失效定義——壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時間內(nèi)，因尺寸、形狀或者材料性能變化而危及安全或者喪失正常功能的現(xiàn)象，稱為壓力容器失效。失效表現(xiàn)形式——

過度變形斷裂泄漏失效原因多種多樣3第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五一、壓力容器失效形式（1）強(qiáng)度失效（2）剛度失效（3）失穩(wěn)失效（4）泄漏失效失效形式5第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五a.韌性斷裂——是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到或接近所用材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂。（1）強(qiáng)度失效——因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，稱為強(qiáng)度失效，包括：（a）韌性斷裂；（b）脆性斷裂（c）疲勞斷裂；（d）蠕變斷裂（e）腐蝕斷裂等。6第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五韌性斷裂特征原因斷后有肉眼可見的宏觀變形，如整體鼓脹，周長伸長率可達(dá)10～20%，斷口處厚度顯著減薄；沒有碎片，或偶爾有碎片；按實測厚度計算的爆破壓力與實際爆破壓力相當(dāng)接近。壁厚過薄和內(nèi)壓過高壁厚未經(jīng)設(shè)計計算和壁厚因腐蝕而減薄操作失誤、液體受熱膨脹、化學(xué)反應(yīng)失控。課本第1頁彩圖37第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計、選材，配備相應(yīng)的安全附件，且運(yùn)輸、安裝、使用、檢修遵循有關(guān)的規(guī)定韌性斷裂可以避免8第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五斷裂時容器沒有膨脹，即無明顯的塑性變形；其斷口齊平，并與最大應(yīng)力方向垂直；斷裂的速度極快，常使容器斷裂成碎片。由于脆性斷裂時容器的實際應(yīng)力值往往很低，爆破片、安全閥等安全附件不會動作，其后果要比韌性斷裂嚴(yán)重得多。b.脆性斷裂——是指變形量很小、且在殼壁中的應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限時發(fā)生的斷裂。這種斷裂是在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生，故又稱為低應(yīng)力脆斷。課本第1頁彩圖2脆性斷裂特征9第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五脆性斷裂原因材料脆性和缺陷。材料選用不當(dāng)、焊接與熱處理不當(dāng)使材料脆化；低溫、長期在高溫下運(yùn)行、應(yīng)變時效等也會使材料脆化；壓力容器用鋼一般韌性較好，但若存在嚴(yán)重的原始缺陷（如原材料的夾渣、分層、折疊等）、制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂紋等）或使用中產(chǎn)生的缺陷，也會導(dǎo)致脆性斷裂發(fā)生。

10第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五交變載荷——指大小和（或）方向都隨時間周期性（或無規(guī)則）變化的載荷。

包括壓力波動、開車停車；加熱或冷卻時溫度變化引起的熱應(yīng)力變化；振動或容器接管引起的附加載荷的交變而形成的交變載荷。需要指出，原材料或制造過程中產(chǎn)生的裂紋，也會在交變載荷的反復(fù)作用下擴(kuò)展而導(dǎo)致壓力容器疲勞。c.疲勞斷裂——壓力容器在交變載荷作用下，經(jīng)過一定周期后發(fā)生的斷裂。11第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五d.蠕變斷裂——壓力容器在高溫下長期受載，隨時間的增加材料不斷發(fā)生蠕變變形，造成厚度明顯減薄與鼓脹變形，最終導(dǎo)致壓力容器斷裂。從變形看—

具有韌性斷裂特征從應(yīng)力看—具有脆性斷裂特征12第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五e.腐蝕斷裂——韌性斷裂特征／脆性斷裂特征。均勻腐蝕的減薄和局部腐蝕的凹坑引起的斷裂晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕引起的斷裂13第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五（2）剛度失效——

由于壓力容器的變形大到足以影響其正常工作而引起的失效。如塔受風(fēng)載荷，產(chǎn)生過大彎曲變形。（3）失穩(wěn)失效——在壓應(yīng)力作用下，壓力容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀引起的失效。

其特征？（4）泄漏失效——泄漏而引起的失效。危害——可能引起中毒、燃燒和爆炸等事故，造成環(huán)境污染等。交互失效——

實際中可能同時發(fā)生多種形式的失效。14第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五壓力容器最可能發(fā)生的失效形式二、失效判據(jù)與設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計思路求得壓力容器在穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)工況下的力學(xué)響應(yīng)（如應(yīng)力、應(yīng)變、固有頻率等）確定力學(xué)響應(yīng)的限制值以判斷壓力容器能否安全使用是否獲得滿意的使用效果（根據(jù)）15第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五(1)失效判據(jù)——將力學(xué)分析結(jié)果與簡單實驗測量結(jié)果相比較，判別壓力容器是否會失效。這種判據(jù)，稱為失效判據(jù)。（2）設(shè)計準(zhǔn)則——根據(jù)失效判據(jù)，再考慮各種不確定因素，引入安全系數(shù)，得到與失效判據(jù)相對應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。分類強(qiáng)度失效設(shè)計準(zhǔn)則剛度失效設(shè)計準(zhǔn)則失穩(wěn)失效設(shè)計準(zhǔn)則泄漏失效設(shè)計準(zhǔn)則16第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五適用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)壓力容器設(shè)計時先確定最可能的失效形式選擇合適的失效叛據(jù)和設(shè)計準(zhǔn)則確定進(jìn)行設(shè)計、校核再按照標(biāo)準(zhǔn)要求17第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4.2.2強(qiáng)度失效設(shè)計準(zhǔn)則強(qiáng)度失效的兩種主要形式屈服斷裂（在常溫、靜載作用下）常用的強(qiáng)度失效設(shè)計準(zhǔn)則彈性失效設(shè)計準(zhǔn)則塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則爆破失效設(shè)計準(zhǔn)則彈塑性失效設(shè)計準(zhǔn)則疲勞失效設(shè)計準(zhǔn)則