壓力容器所承受的載荷有多種類型,如機械載荷(包括壓力、重力、支座反力、風(fēng)載荷及地震載荷)、熱載荷等。它們可能是施加在整個容器上(如壓力),也可能是施加在容器的局部部位(如支座反力)。因此,載荷在容器中所產(chǎn)生的應(yīng)力與分布以及對容器失效的影響也就各不相同。就分布范圍來看,有些應(yīng)力遍布于整個容器殼體,可能造成容器整體范圍內(nèi)的彈性或塑性失效;而有些應(yīng)力只存在于容器局部部位,只會造成容器局部彈塑性失效或疲勞失效。從應(yīng)力產(chǎn)生的原因來看,有些應(yīng)力必須滿足與外載荷的靜力平衡關(guān)系,因此隨外載荷的增加而增加,可直接導(dǎo)致容器失效;而有些應(yīng)力則是在載荷作用下由于變形不協(xié)調(diào)引起的,因此具有“自限性”。
壓力容器分析設(shè)計時,必須先進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析.即通過解析法或數(shù)值方法,將各種外載荷或變形約束產(chǎn)生的應(yīng)力分別計算出來,然后進(jìn)行應(yīng)力分類,再按不同的設(shè)計準(zhǔn)則來限制,保證容器在使用期內(nèi)不發(fā)生各種形式的失效,這就是以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計方法,簡稱分析設(shè)計。分析設(shè)計可應(yīng)用于承受各種載荷的任何結(jié)構(gòu)形式的壓力容器設(shè)計,克服了常規(guī)設(shè)計的不足。
分析設(shè)計中對壓力容器重要區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行了嚴(yán)格而詳細(xì)地計算,且在選材、制造和檢驗等方而也有更嚴(yán)格的要求,因而采取了比常規(guī)設(shè)計低的材料設(shè)計系數(shù)。
對于相同的材料,分析設(shè)計中的設(shè)計應(yīng)力強度大于常規(guī)設(shè)計中的許用應(yīng)力,這意味著采用分析設(shè)計可以適當(dāng)減薄厚度、減輕重量。