[發明專利]基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法

在審

• 申請號: 201710053263.2
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106874579A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張偉;葉征遠;陳正;張陽;李偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及一種鋼制壓力容器極限承載力分析方法，具體是一種基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法。

背景技術

極限承載力是鋼制壓力容器結構設計和安全評估的重要指標，鋼材應變硬化效應會對鋼制壓力容器極限承載力求解結果造成顯著的影響，一些壓力容器設計規范已要求需考慮材料應變硬化進行結構設計與安全評估，以充分發揮鋼材的承載能力。因而有必要開展考慮材料應變硬化的鋼制壓力容器極限承載力計算方法研究，以經濟合理地進行壓力容器設計和安全評估。

目前在鋼制壓力容器極限承載力計算中考慮材料應變硬化的方法大致可分為解析法與數值法。解析法通常假定材料不可壓縮、符合簡化材料本構模型，基于塑性全量理論求解極限承載力，但這種方法往往只適用于簡單壓力容器和簡單本構模型的分析中，不能普遍適用于鋼制壓力容器的極限承載力分析。數值法通常需要根據材料應變硬化全過程曲線建立鋼材本構模型，進而結合增量加載和鋼材本構模型，模擬鋼制壓力容器的彈塑性屈服、硬化至破壞過程，求解極限承載力。然而，該類方法首先需要獲得材料應變硬化全過程曲線，其次需要通過密集采樣得到能表征應變硬化全過程曲線的鋼材本構模型，然后將鋼材本構模型全曲線信息代入非線性有限元分析中求解鋼制壓力容器極限承載力。因而，現有數值法存在計算參數要求嚴格、計算過程復雜、工程應用不便的問題。

發明內容

本發明的目的是提供基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法。僅需要雙關鍵點的信息，就能準確、快速地得到考慮材料應變硬化效應的等效屈服強度，進而得出鋼制壓力容器極限承載力，在保證計算精度的同時簡化了計算過程、方便了應用，為鋼制壓力容器極限承載力求解提供了實用便捷的求解方法。

本發明通過以下技術方案實現上述目的：基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法，包括以下步驟：

(1)獲取壓力容器的幾何參數、彈性模量和雙關鍵點參數

獲取壓力容器的幾何參數、彈性模量、以及屈服強度和抗拉強度雙關鍵點參數。

(2)基于雙關鍵點求解等效屈服強度

基于步驟(1)獲得的雙關鍵點參數，計算等效屈服強度：

式中：為等效屈服強度、σ_f為抗拉強度、σ_y為屈服強度、E為彈性模量、n為硬化指數。

(3)基于等效屈服強度求解鋼制壓力容器的極限承載力

將步驟(2)中求得的等效屈服強度代入有限元軟件的結構分析模塊，求解壓力容器的極限承載力。

所述的硬化指數，其計算模型為：

式中：n為硬化指數、σ_f為抗拉強度、σ_y為屈服強度。

本發明運用有限元分析軟件分析鋼制壓力容器極限承載力，需預先在個人計算機中安裝此類軟件。

本發明的突出優點在于：

首次提出了基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法，無需通過試驗獲取全曲線數據，只需采集材料的雙關鍵點信息，便可準確快速地求得鋼制壓力容器的極限承載力，并且擁有良好的計算精度，為鋼制壓力容器極限承載力求解提供了實用便捷的求解方法。

附圖說明

圖1為實施例1中壓力容器結構的有限元網格；

圖2為實施例2中壓力容器結構的有限元網格；

具體實施方式

以下通過實施例對本發明的技術方案作進一步詳細描述。

實施例中壓力容器極限承載力分析通過ANSYS有限元分析軟件進行，需預先在個人計算機中安裝此軟件。

實施例1

本實施例為基于屈服強度與抗拉強度雙關鍵點的鋼制壓力容器極限承載力分析方法的具體實例，包括以下步驟：

(1)獲取壓力容器的幾何參數、彈性模量和雙關鍵點參數：

某壓力容器的幾何參數和彈性模量如表1所示，雙關鍵點參數如表2所示。

表1幾何參數和彈性模量

表2雙關鍵點參數