●前言
章绪论1
1.1压力容器及发展历史1
1.2压力容器的失效、损伤模式与设计原理7
1.3压力容器强度设计的基本概念11
1.3.1时间相关的许用应力11
1.3.2应力分类12
1.3.3参考应力13
1.3.4等时应力-应变曲线15
1.3.5循环应力-应变曲线17
1.3.6弹性跟随效应18
1.4压力容器主流设计规范简介22
1.4.1美国ASME标准24
1.4.2法国RCC-MRx规范28
1.4.3英国R5规程30
1.5本书的基本内容及逻辑框架32
参考文献33
本章主要符号说明35
第2章压力容器的蠕变损伤及强度设计36
2.1蠕变现象及基本概念36
2.1.1蠕变现象与基本特征36
2.1.2蠕变设计相关的几个基本概念38
2.2蠕变变形机理及本构模型40
2.2.1蠕变变形的物理机制40
2.2.2蠕变变形的本构方程44
2.3蠕变破裂机理及寿命预测46
2.3.1蠕变破裂的物理机制47
2.3.2蠕变破坏参数的预测及外推48
2.4压力容器的蠕变强度设计判据56
2.4.1载荷控制的破坏56
2.4.2变形控制的破坏57
2.5基于弹性技术路线的压力容器蠕变强度设计58
2.5.1基于ASME标准的蠕变强度设计58
2.5.2基于RCC-MRx规范的蠕变强度设计65
2.6压力容器蠕变设计的近似方法66
2.6.1基于稳态蠕变状态的弹性近似分析66
2.6.2基于参考应力的蠕变强度分析67
2.7基于损伤理论的压力容器蠕变设计69
2.8压力容器蠕变设计案例70
2.8.1基于ASMEⅢ-5HBB标准的蠕变强度考核71
2.8.2基于RCC-MRx规范的弹性分析方法72
2.8.3基于RCC-MRx规范的极限分析方法73
参考文献74
本章主要符号说明78
第3章压力容器的疲劳损伤与强度设计81
3.1疲劳现象及基本概念81
3.1.1疲劳现象81
3.1.2疲劳强度相关的基本概念82
3.2疲劳损伤的物理机制90
3.3疲劳损伤与寿命预测模型92
3.3.1单轴应力下的寿命预测模型92
3.3.2多轴应力下的寿命预测修正94
3.4压力容器疲劳设计的原理与判据96
3.4.1蠕变效应可忽略97
3.4.2蠕变效应不可忽略97
3.5压力容器疲劳设计的基本方法98
3.5.1弹性分析方法98
3.5.2弹塑性分析方法98
3.6压力容器疲劳强度与寿命分析的弹性路线101
3.6.1基于ASMEⅢ-NB标准的弹性分析路线101
3.6.2基于ASMEⅧ-2标准的弹性分析路线103
3.6.3基于ASMEⅢ-5HBB/RCC-MRx/R5的弹性分析路线105
3.7压力容器疲劳强度与寿命分析的弹塑性路线105
3.7.1基于ASMEⅧ-2标准的弹塑性分析路线105
3.7.2基于ASMEⅢ-5HBB/RCC-MRx/R5的弹塑性分析路线106
3.8压力容器疲劳强度与寿命分析的损伤分析路线106
3.9压力容器疲劳设计案例107
参考文献109
本章主要符号说明111
第4章压力容器的安定与棘轮失效及设计方法114
4.1结构安定与棘轮现象及基本概念114
4.2压力容器安定/棘轮基本理论及研究进展115
4.2.1经典的结构安定性理论115
4.2.2受损结构的安定性理论117
4.2.3蠕变对结构安定/棘轮效应的影响119
4.3压力容器安定及棘轮极限载荷分析119
4.3.1压力容器的安定极限载荷分析方法120
4.3.2压力容器的棘轮极限载荷分析方法122
4.4压力容器安定与棘轮设计的弹性路线方法125
4.4.1基于ASMEⅢ标准的安定/棘轮弹性分析法126
4.4.2基于RCC-MRx规范的安定/棘轮弹性分析法130
4.4.3基于R5规程的安定/棘轮弹性分析法132
4.5压力容器安定与棘轮设计的简化非弹性方法135
4.5.1基于ASMEⅢ-5HBB标准的简化非弹性分析法135
4.5.2基于ASMEⅢN-861标准的理想弹塑性分析法140
4.6压力容器安定与棘轮设计的非弹性方法141
4.6.1基于ASMEⅢ-5HBB标准的非弹性分析法141
4.6.2基于RCC-MRx规范的非弹性分析法141
4.7压力容器安定与棘轮设计案例142
4.7.1ASMEⅢ-5HBB标准中弹性分析方法143
4.7.2RCC-MRx规范中弹性分析方法144
参考文献145
本章主要符号说明150
第5章压力容器的蠕变-疲劳耦合损伤及强度设计151
5.1蠕变-疲劳耦合损伤现象与基本概念151
5.2蠕变-疲劳耦合下的实验研究153
5.2.1基于光滑试样的蠕变-疲劳耦合实验153
5.2.2含缺口试样的蠕变-疲劳交互作用实验研究156
5.3蠕变-疲劳耦合下的本构理论158
5.3.1分离型循环黏塑性本构模型158
5.3.2Chaboche统一型循环黏塑性本构模型159
5.3.3Ohno-Wang统一型循环黏塑性本构模型160
5.3.4损伤耦合统一黏塑性本构模型161
5.4蠕变-疲劳耦合作用下的寿命预测163
5.4.1寿命-时间分数模型163
5.4.2频率修正模型及其改进形式163
5.4.3应变范围划分模型1
5.4.4临界距离理论模型165
5.4.5考虑循环软硬化与松弛效应的寿命预测模型166
5.4.6基于应变能密度耗散的寿命预测模型167
5.5基于ASME标准的压力容器蠕变-疲劳强度设计168
5.5.1基于弹性路线的蠕变-疲劳强度分析168
5.5.2基于非弹性路线的蠕变-疲劳强度分析174
5.6基于RCC-MRx规范的蠕变-疲劳强度设计175
5.6.1基于弹性路线的蠕变-疲劳强度分析175
5.6.2基于非弹性路线的蠕变-疲劳强度分析177
5.7基于R5规程的压力容器蠕变-疲劳强度设计178
5.8压力容器蠕变-疲劳分析案例182
参考文献185
本章主要符号说明187
第6章压力容器的屈曲及蠕变屈曲设计190
6.1压力容器的屈曲现象190
6.1.1瞬态屈曲及基本概念190
6.1.2蠕变屈曲现象192
6.2屈曲理论及相关基础研究进展193
6.3压力容器屈曲设计的原理与判据197
6.4压力容器瞬态屈曲设计的基本技术路线及相关规范简介197
6.4.1压力容器瞬态屈曲设计的基本技术路线197
6.4.2压力容器瞬态屈曲设计的规范简介198
6.5压力容器瞬态屈曲的弹性分析方法199
6.5.1基于ASMEⅢ-NB标准的弹性分析方法200
6.5.2基于ASMEⅢN284标准的弹性分析方法203
6.5.3基于ASMEⅢN759标准的弹性分析方法208
6.5.4基于RCC-MRx规范的弹性分析方法211
6.6压力容器瞬态屈曲的非弹性分析方法213
6.6.1基于ASMEⅢ-NH标准的非弹性分析方法213
6.6.2其他规范提供的非弹性分析方法215
6.7高温压力容器蠕变屈曲设计的基本路线及相关标准简介215
6.7.1压力容器蠕变屈曲设计的基本路线215
6.7.2压力容器蠕变屈曲设计的相关标准简介216
6.8高温压力容器的蠕变屈曲设计方法217
6.8.1基于规范的蠕变屈曲非线性设计方法217
6.8.2压力容器蠕变屈曲的简化分析方法218
6.8.3压力容器蠕变屈曲设计的线算图法220
6.9压力容器屈曲与蠕变屈曲分析案例224
6.9.1受压圆筒的屈曲分析224
6.9.2受压圆筒的蠕变屈曲分析228
参考文献231
本章主要符号说明234
第7章高温紧固件的应力松弛及设计方法237
7.1高温紧固件的应力松弛及失效237
7.1.1高温紧固件的应力松弛现象237
7.1.2高温紧固件的失效239
7.2高温紧固件应力松弛的基本理论239
7.2.1应力松弛的基本特征239
7.2.2应力松弛性能的表征参量240
7.2.3应力松弛的理论方程241
7.3结构应力松弛行为的影响因素242
7.3.1应力松弛行为的材料依赖性242
7.3.2环境与服役条件对应力松弛的影响243
7.3.3系统因素对应力松弛行为的影响246
7.4应力松弛与蠕变方程的转换248
7.4.1从应力松弛到蠕变的转换248
7.4.2从蠕变到应力松弛的转换249
7.5高温紧固件应力松弛行为的有限元分析249
7.6压力容器紧固件的应力松弛和强度设计250
7.6.1高温螺栓应力松弛设计标准简介250
7.6.2基于ASME标准的螺栓应力松弛设计方法252
7.6.3基于RCC-MRx规范的螺栓应力松弛与强度设计259
参考文献265
本章主要符号说明269
第8章基于断裂理论的高温压力容器强度分析与安全评价271
8.1裂纹发现及结构强度设计理念的演变271
8.1.1裂纹发现及断裂理论的发展271
8.1.2结构强度设计理念的演化273
8.2裂纹扩展的控制参量及断裂模型275
8.2.1疲劳断裂参量及模型276
8.2.2蠕变断裂参量及模型279
8.2.3多裂纹耦合及断裂参量修正284
8.2.4蠕变断裂的拘束效应288
8.2.5蠕变-疲劳交互作用下的断裂参量及模型291
8.3蠕变-疲劳交互作用下的寿命预测模型294
8.4环境对裂纹扩展的影响297
8.5高温压力容器裂纹的扩展分析与剩余寿命评价299
8.5.1工程检出裂纹的规则化299
8.5.2基于RCC-MRx规范A16附录的高温裂纹扩展分析303
8.5.3基于R5规程的高温裂纹扩展分析及寿命评价307
8.5.4基于ASME标准的疲劳裂纹扩展分析及寿命评价312
8.6压力容器中裂纹分析及评价案例313
参考文献314
本章主要符号说明319
第9章核压力容器的辐照效应及耦合损伤分析322
9.1核压力容器中的辐照效应与危害322
9.2材料辐照损伤的研究历史及现状324
9.3辐照损伤的微观机制325
9.3.1辐照所致的元素偏析326
9.3.2辐照对相稳定性的影响328
9.3.3辐照促成的位错结构329
9.3.4辐照所致空洞和空泡331
9.4辐照变形及其估算方法332
9.4.1辐照肿胀332
9.4.2辐照蠕变336
9.5辐照损伤对力学性能和寿影响338
9.5.1辐照损伤对断裂韧性的影响338
9.5.2辐照损伤对断裂延性的影响343
9.5.3辐照损伤对蠕变断裂寿影响346
9.5.4辐照损伤对疲劳(循环)寿影响349
9.6基于标准规范的核压力容器辐照损伤分析353
9.6.1基于RCC-MRx规范的分析方法355
9.6.2基于ETSDG规范的分析方法356
9.6.3基于PNAEG-7-002-86规范的分析方法357
9.6.4直接分析方法357
9.7典型部件辐照变形分析案例358
参考文献360
本章主要符号说明3