弹性下限极限法在压力容器设计中的应用

徐晓龙 聂秀波 卢振优

摘要：应力分类法是分析设计方法中的应用最为广泛，最为广大工程设计人员熟悉的一种压力容器设计方法。基于此，本文提出一种无需进行应力分类的基于弹性分析和下限极限载荷理论的分析设计方法，简称弹性下限法。弹性下限法在应力分类法基础上进行优化，有效解决了某些应力评估区域，进而给出更为合理的设计结果。

关键词：压力容器;弹性下限法;设计

应力分类法在结构件简单的容器元件中，应用效果很好，然而随着承压设备的大型化、复杂化的发展，应力分类法工程应用中，暴露出越来越多的问题。本文亦秉承着避开应力分类的思路，同时借鉴了固体力学中的下限极限载荷理论，提出力弹性下限极限法。

1.弹性下限极限法概述

任何一个静力容许的内力场（任何点应力都不超过屈服极限）所对应的载荷是极限载荷的下限。如果应力场沿壁厚方向呈线性分布，正好满足应力分类法对应力场的要求：薄膜应力和弯曲应力。为了不使应力场中任何一点超过屈服极限，就要求薄膜应力加弯曲应力之和小于材料屈服极限。可以看出应力分类设计方法也是以下限极限载荷理论作为基础的。对于应力场的分布形式，只要满足平衡条件且不超过屈服极限就可以，不一定非要线性分布。因此弹性下限极限法计算分类线上的Mises应力，把最Mises应力并限制在屈服极限以内，在理论上是完全可行的。……