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1 历史沿革1

1.1 ASME分析设计提出的背景1

1.2欧盟EN 13445的颁布2

1.3 ASMEⅧ-2的现代化2

1.4无须应力分类的分析设计方法3

2 规范概述4

2.1总体要求4

2.2术语定义4

2.3符号说明7

3 数值分析12

3.1规范要求12

3.2有限元法的求解思想和工具13

3.2.1离散化的思想13

3.2.2分段线性化思想14

3.2.3塑性本构关系的增量理论14

3.2.4有限元分析软件14

3.3 ANSYS软件介绍15

3.3.1分析类型15

3.3.2实体建模16

3.3.3网格划分16

3.3.4常用单元17

3.3.5载荷施加22

3.3.6后处理23

3.4 Workbench平台介绍23

3.4.1与CAD软件的相关性及双向相关性24

3.4.2完全参数化的分析环境24

3.4.3适应性强的网格剖分25

3.4.4基于知识的自动化25

3.4.5真正的工程向导26

3.4.6专利技术：基于Web的工程报告生成系统26

3.4.7自动接触识别26

3.4.8 ANSYS命令及APDL访问26

3.4.9客户化26

3.5 Workbench应用技巧27

3.5.1快捷的几何建模27

3.5.2巧用Slice功能划分规则六面体网格27

3.5.3载荷施加28

3.5.4便捷的耦合分析30

4 载荷条件31

4.1载荷工况31

4.2载荷说明32

4.3结构对载荷的响应33

5 载荷系数的由来35

5.1弹性应力分析35

5.2极限载荷分析37

5.3弹-塑性应力分析38

5.4局部失效准则39

5.5水压和气压试验工况39

5.6适用性40

6 载荷和抗力系数法41

6.1设计理念41

6.2载荷与强度41

6.3结构可靠度理论43

6.4载荷系数和抗力的取值原理43

6.5 LRFD法和ASD法对比44

7 塑性垮塌的评定46

7.1弹性应力分析方法47

7.1.1当量应力的概念47

7.1.2应力分类线的选择48

7.1.3应力线性化的方法50

7.1.4应力分类52

7.1.5评定步骤56

7.2极限载荷分析法57

7.2.1极限分析基本概念57

7.2.2极限分析的应用现状58

7.2.3极限分析基本假设58

7.2.4计算极限载荷的方法58

7.2.5确定极限载荷的准则59

7.2.6屈服准则60

7.2.7流动法则60

7.2.8载荷和抗力系数法62

7.2.9评定步骤62

7.2.10合格准则62

7.2.11限制条件和局限63

7.2.12注意事项64

7.2.13优势与展望64

7.3弹-塑性应力分析法64

7.3.1技术背景64

7.3.2结构非线性的类型65

7.3.3本构关系65

7.3.4屈服准则66

7.3.5流动法则66

7.3.6强化模型66

7.3.7评定步骤66

7.3.8合格准则67

7.3.9优势68

8 局部失效的评定69

8.1防止局部失效的必要性69

8.2弹性分析法69

8.2.1实验基础69

8.2.2主应力的应力类型70

8.2.3探讨与对比70

8.3弹-塑性分析法70

8.3.1技术背景70

8.3.2弹-塑性分析法的实施72

8.4小结73

9 屈曲的评定74

9.1壳体屈曲设计概述74

9.1.1屈曲的定义74

9.1.2壳体屈曲的相关研究74

9.1.3设计规范中的屈曲设计75

9.2压力容器规范中的屈曲设计75

9.2.1基于弹性小挠度理论的屈曲设计76

9.2.2考虑各种载荷的外压元件设计方法76

9.2.3基于数值计算的设计方法76

9.3 ASMEⅧ-2中的屈曲分析77

9.3.1三种屈曲分析类型77

9.3.2设计系数77

9.4有限元软件的应用79

9.4.1 ANSYS中的屈曲分析类型79

9.4.2线性屈曲分析注意事项80

9.4.3非线性屈曲分析的类型80

9.4.4分析类型2的实施80

9.4.5扰动的施加81

9.4.6分析类型3的实施82

9.4.7其他注意事项83

9.5欧盟直接法中的稳定性校核方法83

9.6 讨论83

9.7展望84

10 疲劳的评定86

10.1疲劳设计方法进展86

10.2疲劳设计方法简介86

10.2.1应力参量86

10.2.2名义应力法87

10.2.3缺口应力法87

10.2.4热点应力法88

10.3 ASMEⅧ-2中的疲劳设计方法90

10.4筛分准则91

10.4.1基于有可比性设备经验的疲劳分析筛分91

10.4.2疲劳筛分A法92

10.4.3疲劳筛分B法95

10.5疲劳设计法1——弹性应力分析和当量应力97

10.5.1评定方法及原理97

10.5.2疲劳曲线100

10.5.3评定步骤101

10.5.4变幅载荷的疲劳破坏102

10.5.5局限性102

10.6疲劳设计法2——弹-塑性应力分析和当量应变103

10.6.1疲劳形成过程中的塑性103

10.6.2法2与法1的对比103

10.6.3有效应变范围的求取103

10.6.4疲劳曲线104

10.6.5循环与载荷104

10.6.6循环材料曲线104

10.6.7适用条件105

10.6.8逐一分析法106

10.6.9两倍屈服法106

10.6.10多轴应变107

10.6.11评定步骤108

10.6.12小结109

10.7疲劳设计法3——弹性应力分析和结构应力109

10.7.1基本原理110

10.7.2主S-N曲线113

10.7.3 ASME规范对Battelle结构应力法的调整114

10.7.4评定步骤115

10.7.5优势和局限116

10.7.6美欧疲劳曲线对比116

10.8三种疲劳评定方法比较117

10.9疲劳评定方法展望119

11 棘轮的评定121

11.1理想塑性下的安定121

11.2强化模型122

11.2.1等向强化与安定分析122

11.2.2随动强化与安定分析123

11.3评定方法概要124

11.4弹性棘轮分析方法124

11.4.1简化的弹-塑性分析125

11.4.2热应力棘轮评定126

11.4.3非整体连接件的渐增性变形127

11.5棘轮评定——弹-塑性应力分析128

11.5.1安定的判据128

11.5.2评定步骤129

11.5.3注意事项130

11.5.4探讨与展望130

12 结构应力的计算132

12.1结构应力的定义132

12.2通用计算方法133

12.2.1基于单元的结构应力计算133

12.2.2针对整条焊缝线的结构应力计算134

12.2.3线性壳单元中节点力和线力的关系135

12.3三维实体单元的结构应力137

12.3.1基于局部应力的算法138

12.3.2基于节点力的算法140

12.4节点力法的计算公式140

12.4.1实体单元140

12.4.2壳体单元143

12.5应力积分法的计算公式145

12.6 VERITY模块介绍146

12.6.1关于FE-SAFE软件147

12.6.2关于VERITY模块147

12.6.3 VERITY使用步骤148

12.6.4运用VERITY的注意事项150

12.7符号说明151

13 疲劳循环计数法153

13.1雨流计数法153

13.1.1原始定义153

13.1.2基本原理154

13.1.3实用定义155

13.1.4计数实例156

13.2最大-最小计数法158

13.2.1基本原理158

13.2.2实施步骤158

13.3术语定义159

13.4符号说明160

14 简化的弹塑性方法中的塑性修正161

14.1泊松比的修正161

14.2塑性应变强化的处理162

14.3罚系数Ke的计算方法1163

14.4罚系数Ke的计算方法2163

14.5交变塑性调整系数计算方法164

14.5.1两类热应力的定义165

14.5.2计算步骤165

14.5.3符号说明169

15 疲劳强度减弱系数及相关应力集中系数171

15.1应力集中对疲劳强度的影响171

15.2适用于焊接的疲劳强度减弱系数172

15.3理论应力集中系数174

15.4应力指数175

15.4.1径向接管的应力指数177

15.4.2非径向接管的应力指数179

15.4.3符号说明180

15.5小结180

16 工程实例181

16.1极限载荷分析181

16.1.1设计条件181

16.1.2材料数据181

16.1.3几何建模、网格与单元181

16.1.4载荷工况组合182

16.1.5载荷及约束的施加182

16.1.6求解183

16.1.7本例小结184

16.2弹-塑性应力分析184

16.2.1设计条件184

16.2.2材料本构关系186

16.2.3载荷施加186

16.2.4 ANSYS Workbench中相关设置186

16.2.5结果的评定186

16.3屈曲分析186

16.3.1主要设计参数187

16.3.2接管和三角支架的承载比例188

16.3.3受压部位189

16.3.4屈曲分析与评定189

16.4热分析191

16.4.1设计条件192

16.4.2热-结构耦合分析192

附录A 基本力学概念194

A.1应力张量194

A.2空间应力状态195

A.3弹性的概念195

A.4胡克定律196

A.5塑性的概念198

A.6塑性力学基本假设198

A.7屈服条件和本构关系198

A.8塑性力学常用的求解方法199

A.8.1静定法199

A.8.2 滑移线法199

A.8.3界限法199

A.8.4主应力法200

A.8.5参数方程法200

A.8.6加权残量法200

A.8.7 有限元法200

附录B 张量201

B.1求和约定201

B.1.1下标记号法201

B.1.2求和约定202

B.1.3自由标号202

B.2张量的概念203

附录C 材料强度参数204

C.1屈服强度204

C.2极限抗拉强度204

C.3应力-应变曲线204

C.4循环应力-应变曲线205

C.5切向模量207

C.5.1基于应力-应变曲线图的切向模量207

C.5.2基于外压曲线图的切向模量208

C.6符号说明208

附录D 设计疲劳曲线210

D.1光杆设计疲劳曲线210

D.2焊接接头设计疲劳曲线216

D.3标准差的概念217

D.4符号说明218

参考文献220