壓力容器設計準則1第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五失效形式失效判據(jù)（選擇）設計準則（相應）設計是否合理（判別）4.2設計準則2第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4.2.1壓力容器失效定義——壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時間內，因尺寸、形狀或者材料性能變化而危及安全或者喪失正常功能的現(xiàn)象，稱為壓力容器失效。失效表現(xiàn)形式——

過度變形斷裂泄漏失效原因多種多樣3第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五一、壓力容器失效形式（1）強度失效（2）剛度失效（3）失穩(wěn)失效（4）泄漏失效失效形式5第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五a.韌性斷裂——是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應力達到或接近所用材料的強度極限而發(fā)生的斷裂。（1）強度失效——因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，稱為強度失效，包括：（a）韌性斷裂；（b）脆性斷裂（c）疲勞斷裂；（d）蠕變斷裂（e）腐蝕斷裂等。6第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五韌性斷裂特征原因斷后有肉眼可見的宏觀變形，如整體鼓脹，周長伸長率可達10～20%，斷口處厚度顯著減薄；沒有碎片，或偶爾有碎片；按實測厚度計算的爆破壓力與實際爆破壓力相當接近。壁厚過薄和內壓過高壁厚未經(jīng)設計計算和壁厚因腐蝕而減薄操作失誤、液體受熱膨脹、化學反應失控。課本第1頁彩圖37第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五嚴格按照規(guī)范設計、選材，配備相應的安全附件，且運輸、安裝、使用、檢修遵循有關的規(guī)定韌性斷裂可以避免8第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五斷裂時容器沒有膨脹，即無明顯的塑性變形；其斷口齊平，并與最大應力方向垂直；斷裂的速度極快，常使容器斷裂成碎片。由于脆性斷裂時容器的實際應力值往往很低，爆破片、安全閥等安全附件不會動作，其后果要比韌性斷裂嚴重得多。b.脆性斷裂——是指變形量很小、且在殼壁中的應力值遠低于材料的強度極限時發(fā)生的斷裂。這種斷裂是在較低應力狀態(tài)下發(fā)生，故又稱為低應力脆斷。課本第1頁彩圖2脆性斷裂特征9第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五脆性斷裂原因材料脆性和缺陷。材料選用不當、焊接與熱處理不當使材料脆化；低溫、長期在高溫下運行、應變時效等也會使材料脆化；壓力容器用鋼一般韌性較好，但若存在嚴重的原始缺陷（如原材料的夾渣、分層、折疊等）、制造缺陷（如焊接引起的未熔透、裂紋等）或使用中產(chǎn)生的缺陷，也會導致脆性斷裂發(fā)生。

10第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五交變載荷——指大小和（或）方向都隨時間周期性（或無規(guī)則）變化的載荷。

包括壓力波動、開車停車；加熱或冷卻時溫度變化引起的熱應力變化；振動或容器接管引起的附加載荷的交變而形成的交變載荷。需要指出，原材料或制造過程中產(chǎn)生的裂紋，也會在交變載荷的反復作用下擴展而導致壓力容器疲勞。c.疲勞斷裂——壓力容器在交變載荷作用下，經(jīng)過一定周期后發(fā)生的斷裂。11第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五d.蠕變斷裂——壓力容器在高溫下長期受載，隨時間的增加材料不斷發(fā)生蠕變變形，造成厚度明顯減薄與鼓脹變形，最終導致壓力容器斷裂。從變形看—

具有韌性斷裂特征從應力看—具有脆性斷裂特征12第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五e.腐蝕斷裂——韌性斷裂特征／脆性斷裂特征。均勻腐蝕的減薄和局部腐蝕的凹坑引起的斷裂晶間腐蝕和應力腐蝕引起的斷裂13第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五（2）剛度失效——

由于壓力容器的變形大到足以影響其正常工作而引起的失效。如塔受風載荷，產(chǎn)生過大彎曲變形。（3）失穩(wěn)失效——在壓應力作用下，壓力容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀引起的失效。

其特征？（4）泄漏失效——泄漏而引起的失效。危害——可能引起中毒、燃燒和爆炸等事故，造成環(huán)境污染等。交互失效——

實際中可能同時發(fā)生多種形式的失效。14第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五壓力容器最可能發(fā)生的失效形式二、失效判據(jù)與設計準則設計思路求得壓力容器在穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)工況下的力學響應（如應力、應變、固有頻率等）確定力學響應的限制值以判斷壓力容器能否安全使用是否獲得滿意的使用效果（根據(jù)）15第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五(1)失效判據(jù)——將力學分析結果與簡單實驗測量結果相比較，判別壓力容器是否會失效。這種判據(jù)，稱為失效判據(jù)。（2）設計準則——根據(jù)失效判據(jù)，再考慮各種不確定因素，引入安全系數(shù)，得到與失效判據(jù)相對應的設計準則。分類強度失效設計準則剛度失效設計準則失穩(wěn)失效設計準則泄漏失效設計準則16第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五適用的設計標準壓力容器設計時先確定最可能的失效形式選擇合適的失效叛據(jù)和設計準則確定進行設計、校核再按照標準要求17第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期五4.2.2強度失效設計準則強度失效的兩種主要形式屈服斷裂（在常溫、靜載作用下）常用的強度失效設計準則彈性失效設計準則塑性失效設計準則爆破失效設計準則彈塑性失效設計準則疲勞失效設計準則