压力容器设计工程师、化工设备设计人员、压力容器制造工艺人员、检验检测人员。
理解压力容器设计的法规标准体系(GB/T 150、ASME VIII、TSG 21)。
掌握压力容器的常规设计方法(公式法)与应力分析方法(有限元法)。
能够独立完成典型压力容器的强度计算、开孔补强设计与疲劳分析。
压力容器法规标准体系:压力容器的定义与分类(按压力等级、按安全重要程度);国内压力容器法规标准体系(《特种设备安全法》、《固容规》TSG 21、GB/T 150、GB/T 151);ASME标准体系(ASME VIII-1、VIII-2、VIII-3);国内外标准的对比与协调。
压力容器设计基础:设计参数的确定(设计压力、设计温度、液柱静压力、载荷);许用应力的确定(材料标准、安全系数);焊接接头系数与无损检测;腐蚀裕量与厚度附加量;最小厚度与名义厚度。
内压容器设计:内压圆筒的强度计算(中径公式、最大主应力理论);内压球壳的强度计算;内压凸形封头(椭圆形、碟形、半球形)的强度计算;内压锥形封头的强度计算;压力试验(液压试验、气压试验)的应力校核。
外压容器设计:外压容器的稳定性问题;外压圆筒的临界压力计算(长圆筒、短圆筒);外压圆筒的许用压力计算(图算法);加强圈的设计(间距、惯性矩);外压封头的稳定性计算。
开孔补强设计:开孔补强的目的与原则;等面积补强法的原理与适用范围;开孔补强范围的确定;补强结构的设计(补强圈、厚壁管、整体补强);多个开孔的联合补强;大开孔的补强设计(压力面积法、极限分析法)。
法兰连接设计:法兰受力分析;垫片系数与比压力;螺栓载荷计算(预紧工况、操作工况);法兰力矩计算;法兰应力校核(Waters法);法兰刚度校核。
局部应力分析:支座、接管、吊耳等附件引起的局部应力;局部应力的计算方法(应力指数法、WRC公报);有限元法在局部应力分析中的应用;局部应力的评定标准。
疲劳分析基础:疲劳失效的机理;高周疲劳与低周疲劳;疲劳设计曲线(S-N曲线);循环载荷的计数方法(雨流法);疲劳累积损伤理论(Miner法则);疲劳分析的设计规范(JB 4732、ASME VIII-2)。
压力容器的疲劳分析:需要进行疲劳分析的情况(循环次数、循环载荷大小);疲劳分析的设计步骤;交变应力幅的计算;疲劳许用应力幅的确定;累积损伤系数的计算;疲劳寿命评估。
有限元法在压力容器分析中的应用:有限元法的基本原理;压力容器有限元分析的常用软件(ANSYS、ABAQUS);轴对称模型、三维模型的建立;网格划分的技巧;边界条件与载荷的施加;结果的后处理(应力线性化、强度评定)。
应力分类与强度评定:一次应力(Pm、PL)、二次应力(Q)、峰值应力(F)的定义与特征;不同应力分量的极限;应力线性化的方法(薄膜应力、弯曲应力);按JB 4732/ASME VIII-2的强度评定准则;极限分析与弹塑性分析简介。
综合实战项目:典型压力容器(如高压储罐、反应器、塔器)的完整设计与分析,包含工艺参数确定、材料选择、常规强度计算、开孔补强设计、关键部位的有限元分析、应力分类评定与设计文件编制。