压力容器的常规设计和分析设计，你更看好哪一个？

压力容器的常规设计和分析设计，你更看好哪一个？我们知道，压力容器的常规设计，采用第一强度理论，是以弹性设计准则为基础的一种粗略的计算方法，从本质上讲属于半经验半理论的计算方法，在考虑许用应力时选取相对较高的安全系数，将局部应力控制在一个安全的水平上，采用简化的计算公式配合图表就可以进行常规设计。常规设计入门容易，采用sw6等软件按照相关条件参数以及标准进行输入即可进行压力容器的强度计算，这是每一个压力容器设计工程师都具备的技能。

由于常规设计的局限性，常规设计并没办法满足所有的工况或者结构，例如，集装箱的框架、低温气瓶的大开孔等。由于以上原因，以弹塑性、塑形失效准则为设计基础，采用第三强度、第四强度理论的分析设计，不仅能解决常规设计所不能解决的问题，也是容器设计观念与方法上的一个飞跃。

图1罐式集装箱框架分析 

图2低温气瓶大开孔分析

分析设计软件种类多，理论基础要求高，所以sw6中植入了简单的分析内容，供简单的工程案例使用，例如WRC107公报等。复杂的工况则采用专业的分析设计软件，例如Ansys，Nastran，Midas等。Nastran用在飞机设计，Midas用在建筑设计，而被我国公认的作为压力容器分析设计的软件则是Ansys。分析设计由于其理论基础要求高，需要掌握微积分，矩阵，力学基础，而且软件操作复杂，所以能够熟练掌握计算软件并进行合理评定是非常困难的。

图3 sw6局部应力分析

当然分析设计并不是十分精确的，计算与实际工况会有偏差，主要由于以下几方面：

a）建模需要进行相应的简化，减小计算量。

b）网格划分的越细致计算越精确，所采用的差值函数越接近实际数值，但也相应的增大计算量。

c）边界条件的设置分为载荷和约束两部分，这两方面内容是计算结果正确与否的重要内容。

d）评定，区分一次和二次应力是一个分析设计工程师的重点内容，如果错把一次应力考虑为二次应力，会出现失效的危险，而把二次应力考虑为一次应力，则过于保守，增加制造成本。

常规设计和分析设计各有利弊，常规设计虽然简单易学，设计相对保守，但是也满足不了所有工况；分析设计虽然可以适合各种复杂设计条件，但是计算工作量大，耗时时间长。

是坚守常规设计誓死不放弃，还是下定决心啃书本研究分析设计，各位元芳，你们怎么看？

作者简介：孙捷飞，A1、A2、C2、C3级压力容器审核员，从事低温深冷压力容器以及移动式压力容器设计审核工作。

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