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目录 1

第一篇 理论基础 1

1、弹塑性力学基础 1

1.1轴对称平面问题的基本方程 3

1.1.1轴对称问题的基本方程 3

1.1.2平面问题 7

1.1.3轴对称平面问题的基本方程 9

1.2球对称问题的基本方程 11

1.3弹性力学的解法举例 12

1.3.1轴对称平面问题的求解 12

1.3.2球对称问题的求解 24

1.3.3圆柱壳和球壳分别在轴对称和球对称温度场中的温差应力 25

1.3.4矩形截面圆环由沿其中心线均布的力偶而引起的扭转 30

1.4塑性力学概述 33

1.4.1金属材料的应力－应变曲线 34

1.4.2应力－应变曲线的简化模型 36

1.4.3屈服条件 39

1.4.4加载定理与卸载定理 43

2、板壳理论基础 45

2.1平板理论 45

2.1.1基本假设 46

2.1.2受轴对称载荷圆形薄板的弯曲微分方程及其求解 47

2.1.3受轴对称载荷的环板 57

2.1.4矩形薄板 63

2.2.1概述 64

2.2回转薄壳理论 64

2.2.2薄壁回转壳体本的无力矩理论 66

2.2.3无力矩理论在几种典型薄壁回转壳体中的应用 73

2.2.4薄壁圆柱壳的有力矩理论和边缘问题 83

第二篇 钢制压力容器设计公式来源和制造、检验规定的制订依据 108

3、压力容器设计中的一般问题 108

3.1压力容器的应力分类简述 109

3.1.1一次应力 111

3.1.2二次应力（符号Q） 112

3.1.3峰值应力（符号F） 112

3.2.1失效准则 113

3.2压力容器的失效准则和破坏方式 113

3.2.2破坏方式 117

3.3压力容器设计综述及某些设计参数的确定 119

3.3.1设计压力、设计温度及试验压力 121

3.3.2厚度及厚度附加量 126

3.3.3许用应力与安全系数 127

3.3.4焊缝分类和焊缝系数 129

3.4应力分析对压力容器结构设计及制造要求的启示 137

4、内压圆筒和封头设计 141

4.1内压圆筒和内压球壳设计 141

4.1.1内压圆筒 141

41.2内压球壳 145

4.1.3内压圆筒和球壳设计中温差应力的考虑 146

4.2压封头设计 151

4.2.1椭圆形封头 152

4.2.2碟形封头 154

4.2.3无拆边球形封头 156

4.2.4锥形封头 159

4.2.5平盖 174

5、外压圆筒和封头设计 180

5.1外压容器的失效和受载方式 180

5.2薄壁壳体的稳定性计算 182

5.2.1薄壁圆筒的周向稳定性计算 182

5.2.3薄壁圆筒在承受轴向压缩载荷时的稳定性计算 184

5.2.2薄壁球壳在外压作用时的稳定性计算 184

5.3外压圆筒设计 185

5.3.1外压圆筒的周向失稳 186

5.3.2圆筒许用轴向压缩应力 191

5.4外压封头设计 192

5.4.1凸形封头（包括半球形、椭圆形、碟形、无折边球形封头） 192

5.4.2锥形封头 194

5.5加强圈设计 195

5.5.1设置加强圈的作用和所需要考虑的问题 195

5.5.2圆筒上的加强圈设计 196

5.5.3锥体与圆筒连接处的加强圈设计 199

5.5.4加强圈结构 209

5.6.1稳定性分析 210

5.6厚壁外压圆筒设计 210

5.6.2强度分析 212

5.7外压圆筒的允许制造公差和试压要求 213

5.8总结 215

5.9外压容器设计中的其他问题 218

5.9.1关于外压容器算图和由此面引起的圆筒形容器轴向许用压缩应力以及加强圈设计的偏差 218

5.9.2关于作用有附加轴向压缩载荷时的外压容器设计 221

5.9.3关于外压容器设计中焊缝系数的选取和焊缝质量的检查 223

6、开孔和开孔补强设计 226

6.1开孔及其补强的理论依据 226

6.1.1孔边的应力集中现象 226

6.1.2补强设计准则 228

6.2.1限制条件 231

6.2等面积补强设计 231

6.2.2等面积补强计算 234

6.3开孔补强设计的另一方法——弹塑性失效补强法 243

6.3.1限制条件 243

6.3.2弹塑性失效补强计算 245

6.4开孔补强结构的合理形式 247

6.5开孔补强设计中的其他问题 249

6.5.1关于应力校正系数F 249

6.5.2关于椭圆孔或长圆孔的补强设计方法 252

6.5.3关于在椭圆形和碟形封头上采用等面积补强设计时开孔位置的限制 252

6.5.4关于计算由于开孔而削弱的承载截面积A和计算在壳体上除承受载荷所必需之外的多余截面积A1时对壳体焊缝系数φ的考虑 254

6.5.5圆筒和封头上装有非径向接管时的补强计算 255

6.5.6关于在焊缝及其附近的开孔以及相应措施 256

7、法兰设计 257

7.1密封设计 257

7.1.1密封原理 257

7.1.2法兰结构 260

7.1.3垫片选择 264

7.1.4密封计算 264

7.2法兰设计计算 274

7.2.1铁木辛柯法 275

7.2.2华脱尔斯法 281

7.2.3宽面法兰计算 296

7.3带法兰的凸形封头设计 298

7.3.1类型a 300

7.3.2类型b 300

7.3.3类型c 302

7.3.4类型d 305

7.4反向法兰和平盖中心开孔直径d>1/2D1时的平盖设计 310

7.4.1反向法兰 310

7.4.2平盖中心开孔直径d>1/2D1时的平盖设计 320

7.4.3关于反向法兰和中央无接管开大孔平盖之间相互关系的分析 331

8、卧式容器和立式容器设计 336

8.1卧式容器及鞍式支座设计 336

8.1.1结构分析 337

8.1.2载荷分析 337

8.1.3各处应力计算及强度校核 341

8.1.4用座圈支承的卧式容器 363

8.1.5双鞍座卧式容器上各项应力的汇总 365

8.2立式容器及裙式支座设计 365

8.2.1结构分析 370

8.2.2载荷分析 370

8.2.3直立容器自振周期和振型介绍 372

8.2.4直立容器所受各项载荷的计算 374

8.2.5不同工况时各种载荷的组合和容器的应力校核条件 381

8.2.6不同工况下裙座的应力校核及裙座设计 382

8.3有关卧式容器和立式容器设计中的其他问题 392

8.3.1三鞍座卧式容器的设计 392

8.3.2有关直立容器设计的一些问题 393

9、非圆形截面容器设计 395

9.1非圆形截面容器的结构分析 395

9.1.1结构类型 395

9.1.2焊缝 399

9.1.3开孔和对开孔后引起削弱的考虑 400

9.1.4载荷 401

9.2非圆形截面容器的设计原理 401

9.2.1两端封头对侧板的加强作用 403

9.2.2设置加强件的有关问题 405

9.2.3应力校核条件 410

9.2.4焊缝系数φ和开孔削弱系数η 411

9.3.1无过渡圆弧、无加强件和拉撑的对称矩形截面容器 412

9.3非圆形截面容器的设计公式 412

9.3.2无过渡圆弧、有外加强件的对称矩形截面容器 418

9.4非圆形截面容器设计中的其他问题 421

10、U形膨胀节设计 422

10.1要否设置膨胀节的判断 423

10.2U形膨胀节的应力计算 425

10.2.1U形膨胀节结构 425

10.2.2应力计算与校核 425

10.2.3膨胀节的稳定性校核 437

10.3ASMEⅧ—1对膨胀节设计的有关规定 440

10.3.1未经加强的膨胀节设计 440

10.3.2经加强的膨胀节设计 441

10.4对膨胀节设计中有关问题的讨论 443

11、高压密封设计 446

11.1平垫密封 446

11.2双锥密封 450

11.2.1主螺栓设计 452

11.2.2平盖设计 456

11.2.3筒体端部 456

11.3伍德密封 457

11.3.1密封计算 458

11.3.2元件的强度校核 459

11.4卡扎里密封 470

11.4.1载荷分析 471

11.4.2元件的强度校核 473

11.5八角垫和椭圆垫密封 481

11.6卡箍紧固结构 482

11.6.1密封计算 482

11.6.2元件的强度校核 483

11.7ASMEⅧ—1对卡箍连接件的设计 491

11.7.1卡箍连接件的受载分析 491

11.7.2高颈和卡箍的应力分析和强度校核 498

12、制造、检验和某些结构规定的有关问题 503

12.1压力容器用钢的基本出发点 503

12.2制造要求及某些结构规定的依据 504

12.2.1焊缝的咬边和余高值控制 504

12.2.2对接焊缝中心线偏移或错边量的控制 506

12.2.3冷热加工成形后的热处理要求 507

12.2.4在钢板上截取试样和由钢板制造受压元件时的取向问题 509

12.2.5对低温压力容器选材、结构设计和制造的特殊考虑 510

12.2.6焊缝分类 513

12.2.7不同厚度板材对接焊时削薄过渡斜度要求的制订依据 513

12.3压力容器的某些检验和试验要求的制订依据 516

12.3.1多层容器层板的贴合要求 516

12.3.2关于内外压容器筒体的不圆度、筒体实际形状与正圆形之间的最大正负偏差值的测量与控制 524

12.3.3关于内压和外压封头有关偏差值的测量与控制 534

12.3.4容器的压力试验 536

12.3.5冲击试验和对冲击功的要求 538

参考文献 545