设计基础知识

1.常规设计

压力容器的常规设计中考虑单一的..载荷工况，按一次施加静载处理，不考虑交变载荷，不区分短期和..载荷，也不涉及疲劳寿命的问题，以简化的材料力学公式和板壳理论中的无矩理论公式为主，按弹性失效准则，以..主应力强度理论为基础来确定主要受压元件的尺寸。    

     在常规设计中，应力是不分类的。在要考虑热应力时，只好将热应力与由机械载荷引起的应力叠加。我国常规设计的规范是 GB / T 150。在 GB / T 150中，对于结构不连续处的边缘应力或标准没有规定如何确定尺寸的受压元件，规定了可以采用如应力分析方法和实验分析方法来解决。但对大量存在的边缘应力和局部应力集中问题，是通过根据经验规定某些相关尺寸的允许范围和在计算中引进工程系数来决定结构尺寸，同时，在设计中对于远离边缘处和局部应力处的薄膜应力取相对于分析设计而言较大的安全系数，降低整体薄膜应力水平，以期达到将边缘处和局部应力集中处应力限制在不致危害整个压力容器安全的范围内，借以弥补对该局部缺少计算的不足。

    常规设计存在一些不足之处。..，各类应力如自限性和非自限性，薄膜应力和弯曲应力，作用在整个壳体元件上和只作用在壳体局部区域的应力对压力容器危害程度实际上是不一样的，但在规范中一般不加区别，以 a ≤[ o ］为强度准则，给设计带来一定的盲目性。第二，弹性失效准则并不完全反映容器的实际承载能力。由于局部高应力区应力没有细算而提高整体薄膜应力的安全系数，对某些大型、结构复杂的容器增加了材料的消耗和制造成本，是很不经济的。第三，只考虑一次加静载而忽略疲劳寿命校核，也是一个缺点。第四，对于热应力很大的设备，如果仍按常规设计，只好把热应力与机械载荷引起的应力叠加，这往往造成壁厚增加过多，而过大的壁厚又会导致温差加大，造成"恶性循环"。

     常规设计虽然存在上述不足之处，但因制定时间较早，工程经验积累较多，计算较为简便，对材料，制造和检验的要求不如分析设计严格，至今仍然广为应用。2分析设计

压力容器的分析设计规范提供了一整套较为完整的以弹性应力分析和塑性失效准则为基础的设计方法。 

    在分析设计中考虑各种载荷条件可能的组合，将应力根据其起因，来源、作用范围、性质和危害程度不同进行分类，根据塑性失效准则和疲劳失效准则，采用第三强度理论或第四强度理论来确定受压元件的尺寸。在分析设计规范 JB 4732中，对材料、制造、检验、制造厂的资格审查等都提出更加严格的要求。

3.薄壁容器与厚壁容器的区分及其设计理论基础
     在压力容器工程实践中当容器的外径（ D 。）与其内径（ D ）之比 K = D 。/ D ,≤1.2时，称为薄壁容器；当 K >1.2时，为厚壁容器。用于薄壁圆筒，球壳的中径公式对于 K ≤1.5的厚壁圆筒和 K ≤1.353的厚壁球壳仍然具有满意的工程结果。