压力容器分析设计

压力容器分析设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业
作者:(奥)约瑟夫L.泽曼//弗朗茨·拉舍尔//塞巴斯蒂安·辛德勒|译者
出品人:
页数:228
译者:
出版时间:2010-1
价格:59.00元
装帧:
isbn号码:9787122054012
丛书系列:
图书标签:
  • 压力容器
  • 分析
  • 设计
  • 机械工程
  • 容器技术
  • 有限元
  • 强度计算
  • 材料力学
  • 安全规范
  • 工业设备
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具体描述

《压力容器分析设计:直接法》旨在促进有限元分析在压力容器设计领域的应用发展。书中介绍了一种在压力容器设计中使用的新颖可靠。经济实用的有限元分析方法——压力容器设计直接法。这一规范化的方法是基于线性或者非线性有限元法、部分安全系数的概念以及与设计校核相关的失效模式。

所涉及的设计校核包括:

总体塑性变形设计校核(GPD-DC);

渐增塑性变形设计校核(PD-DC);

稳定性设计校核(S-DC);

(循环)疲劳设计校核(F-DC);

静平衡设计校核(SE-DC)。

《压力容器分析设计:直接法》的目的是作为压力容器分析设计直接法的支持材料,通过提供主要原理,基本想法和假设等背景资料,使《压力容器分析设计:直接法》成为这个新方法的参考书。

读者可以通过书中工程实际案例熟悉该方法,并且明确问题及相应求解方法,以及该方法的优缺点等。

《压力容器分析设计:直接法》适用于压力容器设计者。检验机构的设计专家以及在各行各业中致力子结构设计的研究人员。

《结构工程前沿:创新材料与先进计算方法》 内容简介 本书旨在全面梳理当代结构工程领域最前沿的研究方向、创新材料的应用实践以及尖端计算模拟技术的最新发展。它并非对传统结构设计规范的重复解读,而是聚焦于如何突破现有工程瓶颈,实现更安全、更经济、更具可持续性的工程目标。全书内容深度融合了理论研究、实验验证与工程应用,为结构工程师、材料科学家和研究生提供了一部兼具广度与深度的参考指南。 第一部分:高性能与智能结构材料的革新 本部分深入探讨了正在改变传统结构设计范式的多种新型材料及其力学行为。 第一章:超高韧性水泥基复合材料(UHTCs)的本构模型与寿命预测 本章详细分析了新一代水泥基复合材料(如再生纤维增强水泥基复合材料,RFRCC)的微观结构与宏观力学性能之间的复杂关系。重点讨论了其在冲击载荷、疲劳作用下的非线性响应,以及如何建立精确的长期服役性能预测模型。内容涵盖了纤维与基体界面脱粘机理、多尺度损伤演化路径,以及如何通过材料配比设计来优化其抗裂和韧性指标,以应对极端环境荷载。 第二章:功能化金属合金在结构健康监测中的应用 本章聚焦于具有自感知或自修复能力的金属材料。详细阐述了形状记忆合金(SMA)和镍钛记忆合金在结构阻尼与主动控制中的应用潜力。讨论了这些材料在温度变化或应力作用下产生的相变行为,以及如何将其集成到结构体系中以实现对振动的主动抑制或裂缝的闭合。此外,还探讨了基于电磁感应或压电效应的结构状态实时监测技术,这些技术依赖于材料自身的电力学耦合特性。 第三章:复合材料层合板的界面失效与层间韧化技术 针对航空航天和海洋工程中广泛应用的碳纤维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)层合板,本章深入剖析了层间剪切应力导致的灾难性分层失效模式。研究内容包括:新型增韧树脂体系的设计、纳米填料在界面处的有效分散技术,以及通过优化铺层角度和厚度分布来增强层间粘结强度的设计策略。讨论了层合板在湿热环境下的长期性能衰减机制。 第二部分:先进计算力学与仿真技术 本部分着重介绍如何利用高性能计算平台和新型数值方法来模拟复杂工程问题的物理过程。 第四章:基于离散元法(DEM)与无网格方法的结构模拟 本章介绍了处理高度非线性、大变形和材料破碎问题的先进计算工具。针对颗粒材料(如岩石、土体)和纤维增强材料,详细阐述了离散元法(DEM)的颗粒接触模型和运动学求解算法。同时,对比了基于拉格朗日描述的无网格方法(如光滑粒子流体力学SPH)在模拟爆炸冲击、材料侵彻等瞬态问题中的优势与挑战,重点讨论了如何准确耦合不同尺度的物理现象。 第五章:多物理场耦合分析在结构工程中的实施 现代结构往往受到热、流体、电磁等多种因素的共同作用。本章系统介绍了热-力耦合、流-固耦合(FSI)以及电-力耦合分析的数值框架。例如,在输油管道的冻融作用分析中,需要耦合热传导与土壤固结;在压电结构分析中,则需精确求解电场、应变场和位移场的相互作用。本章提供了有限元模型中实现这些复杂耦合问题的技术细节和后处理方法。 第六章:拓扑优化在结构轻量化设计中的应用扩展 拓扑优化不再局限于线性静力学问题。本章将优化理论扩展到更具挑战性的场景,如模态频率最大化、动力响应最小化以及热应力约束下的优化设计。重点讨论了如何处理制造约束(如最小特征尺寸、拔模方向限制),以及如何将优化结果直接转化为增材制造(3D打印)的初始设计文件,实现结构拓扑与制造工艺的深度集成。 第三部分:极端荷载响应与结构可靠性评估 本部分关注结构在非常规、高强度载荷作用下的响应机理及可靠性评估方法。 第七章:高超声速与冲击载荷下的材料塑性与损伤演化 针对撞击、爆炸等快速加载情况,本章探讨了材料在极高应变率下的本构关系(如Johnson-Cook模型的高级修正)。分析了材料内部微裂纹的萌生、扩展和聚结过程,并引入了损伤力学(如内聚力模型Cohesive Zone Model, CZM)来描述裂纹扩展的能量耗散机制。内容侧重于如何通过实验标定和数值模拟,预测结构在短时强脉冲载荷下的剩余寿命。 第八章:结构系统的随机振动与概率可靠性分析 本章超越了传统的确定性设计方法,引入了随机性。详细阐述了随机振动理论在评估风致振动、地震响应中的应用,包括平稳随机过程和非平稳随机过程的分析方法。更进一步,本章引入了先进的概率安全评估(PSA)技术,如一阶可靠性方法(FORM)和蒙特卡洛模拟,用于量化结构在不确定性输入参数(如材料强度、荷载幅值)影响下的失效概率。 第九章:结构后失效的诊断与剩余寿命预测 本章侧重于已受损结构体的评估与决策。讨论了基于模态分析和频率响应函数变化来识别内部损伤(如裂纹、腐蚀)的逆向工程方法。重点介绍了高级状态估计技术,如卡尔曼滤波和粒子滤波在噪声环境下的状态追踪中的应用,以及如何将损伤演化模型与实时监测数据相结合,为结构维护和退役决策提供科学依据。 本书的深度和广度,要求读者具备坚实的结构力学和材料科学基础,目标是引导研究人员和高级工程师超越既有的规范框架,掌握解决未来复杂工程挑战所需的理论工具和技术视野。全书的案例分析均来源于最新的国际前沿课题和高难度的实际工程问题。

作者简介

目录信息

第1章 引言1第2章 概述3 2.1 分析设计直接法概述3 2.2 术语和定义5 2.2.1 与失效相关的术语5 2.2.2 与载荷有关的术语9 2.2.3 与模型有关的术语13 2.2.4 与厚度相关的术语15 2.2.5 与响应相关的术语15 2.2.6 与设计校核有关的术语17 2.3 载荷特征值和特征函数概述21 2.3.1 承压设备指令中的要求21 2.3.2 根据PED要求得到的载荷特征值和特征函数22 2.4 设计模型和本构关系概述24 2.4.1 设计模型24 2.4.2 材料本构关系概述26第3章 设计校核与载荷工况33 3.1 设计校核33 3.2 载荷工况34 3.3 步骤38 3.3.1 步骤一建立载荷工况清单38 3.3.2 步骤二建立设计校核表39 3.3.3 步骤三建立设计模型40 3.3.4 步骤四进行校核40 3.3.5 步骤五结论41 3.4 工程实际案例41第4章 总体塑性变形设计校核(GPD-DC)42 4.1 前言42 4.2 步骤44 4.3 设计模型45 4.4 载荷设计值48 4.5 原理49 4.6 应用准则51 4.7 工程实际案例51第5章 渐增塑性变形设计校核(PD-DC)52 5.1 引言52 5.2 步骤57 5.3 设计模型58 5.4 载荷设计函数60 5.5 原理60 5.6 应用准则61 5.7 工程实际案例63第6章 稳定性设计校核(S-DC)64 6.1 引言64 6.2 步骤73 6.3 设计模型73 6.4 载荷设计值与载荷设计函数75 6.5 原理76 6.6 应用准则76 6.7 工程实际案例76第7章 疲劳设计校核(F-DC)77 7.1 引言77 7.1.1 疲劳设计校核概述77 7.1.2 未焊接区域循环疲劳设计校核概述79 7.1.3 焊接区域疲劳设计校核(F-DC)概述84 7.2 步骤88 7.3 设计模型89 7.3.1 焊接区的要求89 7.3.2 未焊接区要求89 7.3.3 焊接区与非焊接区的通用要求89 7.4 载荷设计值和设计函数90 7.5 原理91 7.6 未焊接区的修正系数91 7.6.1 塑性修正系数91 7.6.2 有效应力集中系数93 7.6.3 表面粗糙度修正系数94 7.6.4 厚度修正系数94 7.6.5 平均应力修正系数95 7.6.6 温度修正系数95 7.7 焊接区域的修正系数96 7.7.1 塑性修正系数96 7.7.2 厚度修正系数96 7.7.3 温度修正系数97 7.8 设计疲劳曲线97 7.8.1 焊接区域的设计疲劳曲线97 7.8.2 非焊接区域的设计疲劳曲线98 7.9 循环计数98 7.9.1 概述98 7.9.2 水库循环计数法99 7.10 疲劳损伤累积101 7.11 疲劳设计校核方法评述101 7.12 焊接区域及表面热点的疲劳设计校核方法102 7.13 焊接区域和内部热点的疲劳设计校核方法103 7.14 非焊接区域的疲劳设计校核方法104 7.15 工程实际案例107第8章 静平衡设计校核(SE-DC)108 8.1 引言108 8.2 步骤108 8.3 设计模型109 8.4 载荷设计值109 8.5 原理111 8.6 工程实际案例111附录A 一些实用的安定定理112附录E 实例115 附录E.3 如何建立设计校核表115 E.3.1 建立夹套快开门容器设计校核表115 附录E.4 总体塑性变形设计校核(GPD-DC)118 E.4.1 加氢裂化反应器的总体塑性变形设计校核119 E.4.2 圆柱壳和半球壳连接过渡区的设计校核125 E.4.3 空气冷却器封头的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)133 E.4.4 半球形封头上接管的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)143 附录E.5 渐增塑性变形设计校核(PD-DC)151 E.5.1 加氢裂化反应器的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)151 E.5.2 空气冷却器封头的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)158 E.5.3 带接管的半球形封头的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)163 附录E.6 稳定性设计校核(S-DC)169 E.6.1 夹套搅拌容器的第一次稳定性设计校核(S-DC)169 E.6.2 夹套搅拌容器的第二次稳定性设计校核(S-DC)173 附录E.7 疲劳设计校核(F-DC)175 E.7.1 圆柱壳与半球形壳体过渡区的疲劳设计校核(F-DC)175 E.7.2 空气冷却器封头的疲劳设计校核(F-DC)178 附录E.8 静平衡设计校核(SE-DC)182 E.8.1 裙座支承的重型反应塔的静平衡设计校核(SE-DC)182 E.8.2 裙座支承的轻型压力容器的静平衡设计校核(SE-DC)186 E.8.3 腿式支承的立式贮存容器静平衡设计校核(SE-DC)192 附录L:ANSYS输入命令流198 L.4.1 加氢裂化反应器的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)198 L.4.2 圆柱壳与半球形封头连接处的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)201 L.4.3 空气冷却器封头的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)202 L.4.4 半球形封头上接管的总体塑性变形设计校核(GPD-DC)209 L.5.1 加氢裂化反应器的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)(模型同L.4.1模型)210 L.5.2 空气冷却器封头的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)210 L.5.3 半球形封头上接管的渐增塑性变形设计校核(PD-DC)(模型关键点同L.4.4)216 L.6.1 夹套快开容器的第一次稳定性设计校核(S-DC)216 L.6.2 夹套快开容器的第二次稳定性设计校核(S-DC)219后记221参考文献222
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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在排版和图表质量方面,这本书达到了极高的水准。对于结构分析类书籍而言,图表的清晰度直接决定了阅读体验和信息传达的效率。这里的插图不仅数量多,而且质量非常精细,线条的粗细、颜色的区分都经过了精心设计,即便是复杂的有限元网格划分示意图,也能一眼看清关键受力区域和边界条件设置。而且,作者在关键公式旁边,几乎都会附注其对应的物理意义或适用的前提条件,这种细节处理,让我在复习或需要快速定位信息时,能够迅速抓住重点,节省了大量时间。

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这本书的实用性简直令人称道。它不像某些学术著作那样,只停留在理论层面空谈。作者在讲解完理论模型后,紧接着就会引入大量的工程案例和实际设计参数。我特别欣赏它对不同国际标准(比如ASME、EN等)的对比分析部分。在实际的跨国项目中,不同规范的要求差异往往是设计人员最头疼的问题,这本书详尽地列出了这些细微的差别和背后的设计哲学,这为我规避了许多潜在的设计风险。可以说,它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何规避实际操作中的“坑”。

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这本书的封面设计得非常引人注目,那种深沉的蓝色调和简洁的几何图形,立刻给人一种专业、严谨的感觉。我尤其喜欢封面上那种烫金的字体,在灯光下闪烁着低调的光芒,仿佛在向读者承诺其中蕴含着厚重的知识。拿到手里的时候,感觉到纸张的质感很不错,厚实而富有韧性,这对于一本需要频繁翻阅的参考书来说至关重要。装帧工艺看起来也相当扎实,即使是经常被我带到工地现场和研讨会去查阅,也丝毫没有松散的迹象。光是看着它安静地躺在书架上,就觉得心里踏实了不少,这不仅仅是一本书,更像是一个可靠的工具箱的钥匙。

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初次翻阅时,我最深的印象是其清晰的逻辑架构。作者似乎非常懂得如何引导初学者进入复杂的工程领域。章节之间的过渡非常自然,从基础的材料力学原理,到具体的应力集中分析,再到最终的规范校核,每一步都有详实的铺垫。我记得有一次,我对某个特定的薄壁结构受力情况感到困惑,翻到对应章节后,作者用了一组非常形象的二维剖面图来解释三维应力的分布,一下子就茅塞顿开。那些冗长的公式不再是抽象的符号堆砌,而是变得有血有肉,能立刻让人联想到实际的物理场景。这种行文方式,极大地降低了学习曲线的陡峭程度。

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我对这本书的学术深度感到非常敬佩。它并未满足于简单的公式应用,而是深入挖掘了许多高级主题,比如疲劳寿命的预测模型,以及在高温高压工况下材料蠕变行为的建模。尤其是关于断裂力学的章节,作者引用了近些年来的前沿研究成果,并将其与传统的许用应力设计方法进行了对比论证。这使得本书不仅适合一线的工程师作为案头工具书,对于正在攻读相关专业研究生的人来说,它也提供了一个极好的、系统性的研究起点。读完后,感觉自己的知识体系得到了极大的拓展和巩固,对这个专业领域的理解上升到了一个全新的层次。

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