沈鋆《压力容器分析设计方法与工程应用》- 买旧书上有路

目录
**篇概述篇
第1章绪论
1.1国际压力容器规范的进步
1.1.1欧盟EN13445
1.1.2美国ASME Ⅷ2
1.2国内规范修订方向
1.3计算机辅助工程的发展
1.4分析设计发展趋势

第2章分析设计方法概要
2.1分析设计的基本概念
2.1.1应力强度
2.1.2总体结构不连续目录 **篇概述篇 第1章绪论 1.1国际压力容器规范的进步 1.1.1欧盟EN13445 1.1.2美国ASME Ⅷ2 1.2国内规范修订方向 1.3计算机辅助工程的发展 1.4分析设计发展趋势 第2章分析设计方法概要 2.1分析设计的基本概念 2.1.1应力强度 2.1.2总体结构不连续 2.1.3局部结构不连续 2.1.4法向应力 2.1.5切应力 2.1.6薄膜应力 2.1.7弯曲应力 2.1.8热应力 2.1.9运行循环 2.1.10应变循环 2.1.11疲劳强度减弱系数 2.1.12自由端位移 2.1.13蠕变 2.1.14塑性 2.1.15塑性分析 2.1.16棘轮效应 2.1.17安定性 2.1.18应力应变曲线 2.2压力容器的失效模式 2.3分析设计考虑的失效模式 2.4弹性分析与应力分类法概要 2.4.1一次应力 2.4.2一次总体薄膜应力 2.4.3一次局部薄膜应力 2.4.4一次弯曲应力 2.4.5二次应力 2.4.6峰值应力 2.4.7总应力 2.4.8应力分类 2.4.9应力评定 2.4.10应力分类及应力强度极限值 2.4.11应力强度极限值的依据 2.4.12应力分类遇到的问题 2.5弹塑性分析设计法概述 2.6小结 第二篇理论篇 第3章梁的弯曲 3.1纯弯曲 3.1.1横截面上的应力 3.1.2纯弯曲和横力弯曲的概念 3.2弯曲正应力 3.2.1几何方面 3.2.2物理方面 3.2.3静力学关系 3.2.4轴惯性矩 3.3强度条件 3.4纯弯矩作用下单位宽度矩形截面梁 3.5拉伸和弯矩同时作用下矩形截面梁 3.6截面形状系数 3.7小结 第4章弹性力学基础 4.1弹性力学基本假设 4.1.1连续性假设 4.1.2完全弹性假设 4.1.3均匀性假设 4.1.4各向同性假设 4.1.5小位移和小变形的假设 4.1.6引入基本假设后的变化 4.2弹性力学基本概念 4.2.1外力 4.2.2内力与应力 4.2.3一点的应力状态 4.2.4形变 4.2.5位移 4.2.6小结 4.3弹性力学基本方程 4.3.1平衡微分方程 4.3.2几何方程 4.3.3物理方程 4.4边界条件 4.4.1给定位移的边界 4.4.2给定力的边界 4.4.3混合边界条件 4.5结构的对称性 4.6弹性力学的一般定理 4.6.1解的**性定理 4.6.2解的叠加定理 4.6.3虚位移原理 4.6.4*小势能原理 4.6.5外力功的互等定理 4.6.6圣维南原理 4.7热应力 4.7.1计算热应力的必要参数 4.7.2热应力的特点 4.7.3热应力实例 4.8讨论 4.9小结 第5章塑性力学基础 5.1概述 5.2塑性力学基本假设 5.3变形路径对塑性变形和极限载荷的影响 5.4屈服条件 5.4.1屈服条件的概念 5.4.2特雷斯卡屈服条件 5.4.3米泽斯屈服条件 5.4.4两种屈服条件的优缺点 5.5强化模型与加载条件 5.6小结 第6章有限元法基础 6.1基本方程的矩阵表示 6.2基本原理 6.3单元的位移模式和解的收敛性 6.4单元的应变矩阵和应力矩阵 6.5单元介绍 6.5.1三维实体单元 6.5.2轴对称单元 6.5.3薄壳单元 6.5.4划分单元注意事项 6.6小结 第三篇规范篇 第7章塑性垮塌的评定 7.1弹性应力分析方法 7.1.1弹性应力分析步骤 7.1.2应力线性化 7.1.3应力分类的指导原则 7.1.4载荷组合系数 7.1.5接管应力评定 7.2非弹性分析方法 7.2.1极限载荷设计的概念 7.2.2ASME极限载荷分析法 7.2.3ASME弹塑性应力分析法 7.2.4JB 4732中的非弹性分析 7.3小结 第8章局部失效的评定 8.1弹性分析法 8.2弹塑性分析法 8.2.1评定步骤 8.2.2累积损伤 8.3小结 第9章屈曲的评定 9.1屈曲的定义 9.2屈曲评定的三种方法 9.3设计系数 9.4小结 第10章疲劳 10.1疲劳分析免除 10.1.1疲劳分析免除准则 10.1.2疲劳分析免除的原理 10.2疲劳曲线 10.3三种疲劳评定方法简介 10.3.1弹性疲劳分析法 10.3.2弹塑性疲劳分析法 10.3.3等效结构应力法 10.4小结 第11章棘轮的评定 11.1安定与棘轮的概念 11.2弹性分析法 11.2.1弹性安定的原理 11.2.2弹性分析法的评定 11.2.3简化的弹塑性分析法 11.2.4热应力棘轮评定 11.3热应力棘轮评定方法修订的解读 11.3.1ASME Ⅷ2（2013版）中的修订 11.3.2原评定方法的制定依据 11.3.3布里法的不足 11.3.4考虑热薄膜和弯曲应力的棘轮边界 11.3.**SME Ⅷ2（2013版）修订时的考虑 11.3.6修订要点小结 11.4弹塑性分析法 11.4.1弹塑性分析法的评定 11.4.2弹性核 11.5评定方法的回顾 11.5.1弹性方法 11.5.2弹塑性方法 11.6小结 第12章蠕变疲劳的评定 12.1蠕变疲劳的概念 12.1.1蠕变 12.1.2疲劳 12.1.3蠕变疲劳 12.1.4韧性 12.1.5安定性 12.2蠕变疲劳设计的理论基础 12.2.1蠕变疲劳的试验方法 12.2.2常用的蠕变疲劳设计方法 12.3核电行业中的蠕变疲劳工程设计方法 12.3.1ASME ⅢNH 12.3.2R5规程 12.3.3RCCMR 12.4化工行业中的蠕变疲劳工程设计方法 12.4.1API 579 12.4.2ASME规范案例2605 12.5小结 第四篇实例篇 第13章基于子模型技术的斜接管应力分析实例 13.1设计条件 13.2几何模型 13.3网格划分 13.4加载求解 13.5子模型技术 13.5.1创建子模型 13.5.2修改几何模型 13.5.3重新划分网格 13.5.4重新设置边界条件 13.5.5求解并查看结果 13.6小结 第14章球罐分析实例 14.1GB 12337—2014要点简介 14.2载荷分析 14.3载荷工况组合 14.4边界条件 14.4.1压力载荷 14.4.2自重载荷 14.4.3风载荷 14.4.4地震载荷 14.4.5位移边界 14.5应力评定 14.6丙烯球罐的整体分析 14.6.1设计条件 14.6.2几何模型 14.6.3网格划分 14.6.4载荷条件 14.6.5求解计算 14.6.6应力评定 14.7小结 第15章疲劳设备分析实例 15.1概述 15.2设计条件 15.3结构分析 15.4应力计算结果 15.5应力强度评定 15.6*大应力点疲劳评定 15.7结论 15.8小结 第16章高压容器局部结构分析实例 16.1简介 16.2设计条件 16.3结构分析 16.4应力分析计算 16.4.1筒体与接管的模型 16.4.2顶部平盖模型 16.5应力强度评定 16.6结论 16.7小结 第17章塔器风载荷时程分析实例 17.1塔器的受载特点 17.2自振特性 17.2.1概念介绍 17.2.2乙烯塔固有频率和振型计算 17.3风载荷时程分析 17.3.1风的特性与简化 17.3.2脉动风荷载时程 17.3.3顺风向的风振响应分析 17.4小结 第18章裙座热应力分析实例 18.1裙座热应力概述 18.2裙座热应力分析 18.2.1设计条件及结构参数 18.2.2温度场分析 18.2.3热应力和机械应力分析 18.3小结 第19章高压换热器强度分析实例 19.1设计条件及结构参数 19.2换热器有限元模型 19.2.1几何模型 19.2.2网格划分 19.2.3边界条件 19.2.4求解 19.3小结 第20章设备抗震分析实例 20.1抗震分析的相关概念 20.1.1振子模型 20.1.2反应谱 20.1.3标准反应谱 20.1.4楼层反应谱的生成 20.2抗震分析四种理论 20.2.1静力理论 20.2.2动力理论 20.2.3反应谱理论 20.2.4时间历程响应 20.3模型的选取 20.4解耦条件 20.5载荷组合 20.6折减系数 20.7许用限值 20.8大型气化炉地震响应的时程分析 20.8.1设计条件 20.8.2几何模型 20.8.3边界条件 20.8.4求解 20.8.5结论 20.9小结 第21章储罐罐顶的屈曲分析实例 21.1罐顶失稳原因 21.1.1罐顶外载荷的分析 21.1.2施工原因 21.2球面网壳形式 21.3有限元分析的依据 21.3.1有限元分析一般要求 21.3.2网壳的稳定性分析 21.4带施工缺陷的罐顶屈曲分析 21.4.1设计条件 21.4.2分析要求简析 21.4.3几何模型 21.4.4载荷条件 21.4.5模型计算假定 21.4.6线性屈曲分析与初始缺陷施加 21.4.7非线性分析 21.5小结 第22章基于弹性核准则的棘轮评定实例 22.1几何尺寸 22.2模型和分析方法 22.3边界条件 22.4分析结果 22.5小结 第23章ASME Code Case 2605蠕变疲劳分析实例 23.1设计条件 23.2*大一次静载下的强度校核 23.3蠕变疲劳的安定性校核 23.4稳态蠕变寿命计算 23.5蠕变疲劳寿命计算 23.6小结 第五篇软件篇 第24章ANSYS Workbench平台 24.1添加材料 24.2几何建模 24.3接触类型 24.4网格划分 24.5分析设置 24.5.1Step Controls 24.5.2Solver Controls 24.5.3Anglysis Data Management 24.6载荷与约束 24.7模型求解 24.8后处理 24.8.1结果查看 24.8.2应力精度的原理 24.8.3各种应力结果的含义 24.9小结 参考文献显示全部信息前言前言压力容器规范的发展史，是一部技术进步史。压力容器分析设计*早源自美国机械工程师协会的ASMEⅢ《核设施元件建造规则》，该协会于1968年发布ASMEⅧ2《压力容器另一建造规则》。此后30年，各国纷纷参照ASMEⅧ2制定本国的分析设计规范。2002年之后压力容器分析设计方法与20世纪60年代相比变化较大。我国石化行业*早于1971年开始应用分析设计规则，对容器的封头、开孔和开孔补强以及换热器管板等受压部件，进行了大量的分析计算工作。在JB 4732制定之前也曾多次应用应力分析法校核引进工程中的某些重要容器（如加氢反应器等），为制定以应力分析为基础的压力容器标准奠定了基础。1995年，我国颁布了分析设计规范JB 473295，真正开始较大规模地实施分析设计是在2000年之后。然而之后的短短几年，欧美分别在2002年和2007年相继颁布了自己的新一代分析设计规范。这两部规范提出了很多新的设计理念，吸收了诸多压力容器前沿技术，特别值得关注的是全面引入了弹塑性分析和数值计算方法。目前，国内分析设计规范修订工作也已提上议事日程。修订后的分析设计规范将由JB(简称“机标”，即原**机械工业部标准)改为GB(简称“国标”，即**标准)，设计理念和设计方法，包括其规范名称和结构都将发生重大的改变。分析设计（Design by Analysis）是ASMEⅧ2《压力容器另一建造规则》中的一章（第5章），其与第4章规则设计（Design by Rules）是并列的，指基于数值计算（主要是有限元法）和详细应力分析的一种设计方法，本书所说的分析设计也指此意，即不包括制造、检验等内容。当前我们处在一个特殊时期：既要熟练地按国内规范进行国内工程的设计，同时随着国内工程公司近年来国际化的步伐不断推进，设计人员还要了解并运用国际规范来满足海外业主的工程要求。了解并学习欧美规范，这既能满足外资项目或对外投资项目的需求，也能为今后国内规范的修订做好准备工作并提供有益参考。同时，分析设计的工程应用和市场需求越来越广泛，学习分析设计的工程师也越来越多。在这样一个承前启后的过渡阶段，正好可以在总结国内过去10多年的使用经验的基础上，立足近年来国际上的技术进步，对分析设计做一个阶段性的回顾，期望达成如下几个目标：(1) 理解规范条款的原理。分析设计规范的条款都是对设计方法和规则*直截了当、言简意赅的表述，这对设计人员而言，太宽泛、太笼统以致不能深刻理解。看起来都简单明了的规范条款，实际实施起来却困难重重，对初学者来说，更是感觉无从下手。本书期望为规范条款的理解和实施提供具体的指导、解析规范的来龙去脉、帮助技术人员较深刻地理解并运用好规范。(2) 了解国际上的技术进步。分析设计涉及的内容相对较广，很多知识分布在各种外文资料和文献中。近几年国际上压力容器分析设计技术发生了巨大的变化，而这些成果大多发表在外文期刊上，参阅起来并不是很方便。这给国内技术人员的自学和技能提升带来了困难。本书试图把国外压力容器分析设计的相关知识和技能进行系统的整理，给技术人员的日常设计工作提供便利的参考。(3) 掌握弹塑性分析的基本原理和实施步骤。近年来，软、硬件的发展从未停息，云计算等新技术的逐渐普及，也推动了弹塑性分析的广泛应用。美欧新一代规范的亮点之一就是弹塑性分析，这也是国内规范修订的必由之路。这对设计人员而言，当前既是机遇，也是挑战。弹塑性分析相比弹性分析更为复杂，例如弹塑性分析得出的结果难以用解析解去验证或判断其趋势。本书试图对弹塑性分析相关的原理和步骤加以介绍，这有助于国内技术人员对其原理加深理解，以便今后在设计工作中更好地运用该方法。(4) 了解蠕变疲劳分析的基本原理和实施步骤。随着过程工艺的不断进步，高温设备及高温加疲劳的设备不断涌现。目前高温蠕变的设备通常由境外公司设计并制造。国内的几个知名工程公司及高校已经开展了相关的研究和试设计。今后国内分析设计规范修订时或许会引入相关的内容。高温蠕变是今后的设计中必须要面对和解决的问题，本书试图对其做一个初步性的介绍，希望起到一个抛砖引玉的作用。(5) 了解有限元软件的原理和设置。有限元技术和弹\|塑性分析越来越普遍，这是一个趋势。但是众多弹\|塑性有限元分析技术的使用者却并不了解有限元软件中所包含的经典塑性理论的各种原理、假设和近似。比如：什么情况下软件会考虑鲍辛格效应和迟滞现象？初始屈服和后继屈服的数学模型在软件中做了各种近似，这些近似在哪些情况下是成立的，在哪些情况下是不成立的？不同的材料模型对压缩时的屈服做了何种假设等？再比如，很少有人留意屈服应力本身也是基于一定假设的：它来自单向拉伸试验，却用作多向屈服准则的参照值。上述这些隐藏在规范和软件背后的原理和假设是分析设计人员需要了解的。本书也会对这部分内容进行探讨和介绍，以便在实际的软件操作过程中针对不同的工程问题选择正确的计算模型和参数设置。(6) 熟悉典型的工程案例。学习分析设计的*终目的是进行工程应用。本书收集工程实践中的数个典型实例，除了给出日常设计经常碰到的接管分析、疲劳分析等，还给出了一些如高温蠕变等比较前沿的分析实例。本书大部分例子是基于ANSYS Workbench软件完成的，书中讨论了*新版有限元软件的工程应用，给出了一些实际工程问题的解决方案，适合一线工程技术人员学习和参考。本书内容丰富，共分为五篇24章：**篇为概述篇。介绍了当前国际上（主要是美欧）压力容器分析设计的技术进步，同时也介绍了数值计算（主要是有限元）软件的发展情况。在此基础上，讨论了国内分析设计的现状及今后的发展方向。第二篇为理论篇。压力容器分析设计是以材料力学、弹性力学、塑性力学及断裂力学等多门力学为理论基础的。这些力学问题求解所用的数值方法主要是有限元法。本篇介绍弹性力学、塑性力学和有限元等与工程设计息息相关的理论基础知识。这些知识是分析设计的基础和前提，但工程技术人员大多并非力学专业出身，我们的目标是掌握*基本和*核心的内容，以便在有限元模型的建立和分析过程中作出正确的判断。同时，这些理论知识也是正确使用有限元软件的必要前提，有限元软件界面操作很容易，要正确使用的话必须了解其背后的理论和技术背景。第三篇为规范篇。本篇以失效模式为主线，介绍了塑性垮塌、局部失效、屈曲、疲劳和棘轮这几种失效模式对应的评定方法，包括弹性应力分析法和弹塑性应力分析法。这些内容也是近年来美欧规范修订的**内容，也是今后JB 4732的**升级或修订内容。值得一提的是，这些名称均是直接翻译而来，在JB 4732修订时，如有必要，应对其制定更合适的命名。第四篇为实例篇。工程设计中需要设计的元件和设备的结构多年来没有大的变化，变化的是运用新的规范和软件技术来提高设计水平。本书在介绍典型实例的同时，力求介绍更多的新内容和新技能。比如，运用子模型技术对斜接管进行分析，虽然子模型技术对斜接管分析不是必需的，但通过这个实例掌握的基于Workbench的子模型技术可以运用于其他场合。基于ASME CODE CASE 2605的蠕变疲劳分析，这些都是比较新颖的内容，希望能给读者一个有益的参考。第五篇为软件篇。本篇主要介绍了ANSYS Workbench软件。ANSYS Workbench在日常工程设计中已经应用很多，在介绍时以介绍使用技巧和注意事项为主。本书可作为规范的一个补充或参考，应该结合规范一起阅读。读者应该具备一定的压力容器设计相关的经验和知识（但是否从事过分析设计不是必需的），分析设计的初学者和**工程师都可以参阅本书。对于初学者可先学习本书中力学基础和软件应用的相关章节，必要时可以参阅其他专门阐述该类主题的专著。对于**工程师可更多地关注规范的原理和假设、部件受力分析及工程案例复验等，进而提出改进方案和方法。本书得以完成得益于作者多年的工程实践与科研经历，还有多家单位和多位专家同仁的大力支持。特别感谢**杰出青年科学基金、惠生工程(中国)有限公司和清华大学的支持。感谢清华大学航天航空学院陆明万教授的支持和指导。本书审稿专家吴云龙高工知识渊博、工程经验丰富，从工程实践的角度提出了很多宝贵意见，使得本书在内容和逻辑上更加严谨。高温结构完整性领域专家、美国ASME压力容器技术杂志副主编、英国Strathclyde大学陈浩峰教授为作者提供了很多有价值的资料和指导。唐艳芳、清华彭恒硕士、章骁程（高温部分）三位同仁参与了部分章节的编写工作，丰富了本书的内容。浙大李涛博士、黄志新博士、程香高工、清华代岩伟博士、蔡国华高工、万里平对本书提出了很多有益的建议。惠生工程公司的刘海军总裁、陈惠梅**副总裁、章晨晖教授级高工、李延生教授级高工、刘敬源高工和林亚森高工对我们开展的分析设计工作给予了大力支持。正是在大家的支持和鼓励下，本书才得以顺利出版，在此表示衷心感谢。同时还感谢清华大学出版社陈朝晖老师对本书出版给予的热情指导。感谢朱明思完成了大量的文字整理和校对工作。本书还借鉴了国内外专家学者及工程技术人员的研究成果和工程经验，在此向相关的作者和出版单位表示感谢。技术是在不断进步的，但书籍出版后一般都无法像维基百科或百度百科那样随时进行线上更新和补充，读者之间的奇思妙想和建议、创意也无法实时交流。互联网时代，这些都不是问题，早在《ASME压力容器分析设计》一书出版时，就已经为读者及对分析设计感兴趣的同仁建立了一个技术交流社区（www.shebeiQ.com），供大家在线讨论，也欢迎关注微信公众号shebeiQ以获得与本书相关的勘误和技术交流信息。由于编者水平有限，错误在所难免，恳请读者批评指正。联系邮箱KennyShen@vip.163.com。前言压力容器规范的发展史，是一部技术进步史。压力容器分析设计*早源自美国机械工程师协会的ASMEⅢ《核设施元件建造规则》，该协会于1968年发布ASMEⅧ2《压力容器另一建造规则》。此后30年，各国纷纷参照ASMEⅧ2制定本国的分析设计规范。2002年之后压力容器分析设计方法与20世纪60年代相比变化较大。我国石化行业*早于1971年开始应用分析设计规则，对容器的封头、开孔和开孔补强以及换热器管板等受压部件，进行了大量的分析计算工作。在JB 4732制定之前也曾多次应用应力分析法校核引进工程中的某些重要容器（如加氢反应器等），为制定以应力分析为基础的压力容器标准奠定了基础。1995年，我国颁布了分析设计规范JB 473295，真正开始较大规模地实施分析设计是在2000年之后。然而之后的短短几年，欧美分别在2002年和2007年相继颁布了自己的新一代分析设计规范。这两部规范提出了很多新的设计理念，吸收了诸多压力容器前沿技术，特别值得关注的是全面引入了弹塑性分析和数值计算方法。目前，国内分析设计规范修订工作也已提上议事日程。修订后的分析设计规范将由JB(简称“机标”，即原**机械工业部标准)改为GB(简称“国标”，即**标准)，设计理念和设计方法，包括其规范名称和结构都将发生重大的改变。分析设计（Design by Analysis）是ASMEⅧ2《压力容器另一建造规则》中的一章（第5章），其与第4章规则设计（Design by Rules）是并列的，指基于数值计算（主要是有限元法）和详细应力分析的一种设计方法，本书所说的分析设计也指此意，即不包括制造、检验等内容。当前我们处在一个特殊时期：既要熟练地按国内规范进行国内工程的设计，同时随着国内工程公司近年来国际化的步伐不断推进，设计人员还要了解并运用国际规范来满足海外业主的工程要求。了解并学习欧美规范，这既能满足外资项目或对外投资项目的需求，也能为今后国内规范的修订做好准备工作并提供有益参考。同时，分析设计的工程应用和市场需求越来越广泛，学习分析设计的工程师也越来越多。在这样一个承前启后的过渡阶段，正好可以在总结国内过去10多年的使用经验的基础上，立足近年来国际上的技术进步，对分析设计做一个阶段性的回顾，期望达成如下几个目标：(1) 理解规范条款的原理。分析设计规范的条款都是对设计方法和规则*直截了当、言简意赅的表述，这对设计人员而言，太宽泛、太笼统以致不能深刻理解。看起来都简单明了的规范条款，实际实施起来却困难重重，对初学者来说，更是感觉无从下手。本书期望为规范条款的理解和实施提供具体的指导、解析规范的来龙去脉、帮助技术人员较深刻地理解并运用好规范。(2) 了解国际上的技术进步。分析设计涉及的内容相对较广，很多知识分布在各种外文资料和文献中。近几年国际上压力容器分析设计技术发生了巨大的变化，而这些成果大多发表在外文期刊上，参阅起来并不是很方便。这给国内技术人员的自学和技能提升带来了困难。本书试图把国外压力容器分析设计的相关知识和技能进行系统的整理，给技术人员的日常设计工作提供便利的参考。(3) 掌握弹塑性分析的基本原理和实施步骤。近年来，软、硬件的发展从未停息，云计算等新技术的逐渐普及，也推动了弹塑性分析的广泛应用。美欧新一代规范的亮点之一就是弹塑性分析，这也是国内规范修订的必由之路。这对设计人员而言，当前既是机遇，也是挑战。弹塑性分析相比弹性分析更为复杂，例如弹塑性分析得出的结果难以用解析解去验证或判断其趋势。本书试图对弹塑性分析相关的原理和步骤加以介绍，这有助于国内技术人员对其原理加深理解，以便今后在设计工作中更好地运用该方法。(4) 了解蠕变疲劳分析的基本原理和实施步骤。随着过程工艺的不断进步，高温设备及高温加疲劳的设备不断涌现。目前高温蠕变的设备通常由境外公司设计并制造。国内的几个知名工程公司及高校已经开展了相关的研究和试设计。今后国内分析设计规范修订时或许会引入相关的内容。高温蠕变是今后的设计中必须要面对和解决的问题，本书试图对其做一个初步性的介绍，希望起到一个抛砖引玉的作用。(5) 了解有限元软件的原理和设置。有限元技术和弹\|塑性分析越来越普遍，这是一个趋势。但是众多弹\|塑性有限元分析技术的使用者却并不了解有限元软件中所包含的经典塑性理论的各种原理、假设和近似。比如：什么情况下软件会考虑鲍辛格效应和迟滞现象？初始屈服和后继屈服的数学模型在软件中做了各种近似，这些近似在哪些情况下是成立的，在哪些情况下是不成立的？不同的材料模型对压缩时的屈服做了何种假设等？再比如，很少有人留意屈服应力本身也是基于一定假设的：它来自单向拉伸试验，却用作多向屈服准则的参照值。上述这些隐藏在规范和软件背后的原理和假设是分析设计人员需要了解的。本书也会对这部分内容进行探讨和介绍，以便在实际的软件操作过程中针对不同的工程问题选择正确的计算模型和参数设置。(6) 熟悉典型的工程案例。学习分析设计的*终目的是进行工程应用。本书收集工程实践中的数个典型实例，除了给出日常设计经常碰到的接管分析、疲劳分析等，还给出了一些如高温蠕变等比较前沿的分析实例。本书大部分例子是基于ANSYS Workbench软件完成的，书中讨论了*新版有限元软件的工程应用，给出了一些实际工程问题的解决方案，适合一线工程技术人员学习和参考。本书内容丰富，共分为五篇24章：**篇为概述篇。介绍了当前国际上（主要是美欧）压力容器分析设计的技术进步，同时也介绍了数值计算（主要是有限元）软件的发展情况。在此基础上，讨论了国内分析设计的现状及今后的发展方向。第二篇为理论篇。压力容器分析设计是以材料力学、弹性力学、塑性力学及断裂力学等多门力学为理论基础的。这些力学问题求解所用的数值方法主要是有限元法。本篇介绍弹性力学、塑性力学和有限元等与工程设计息息相关的理论基础知识。这些知识是分析设计的基础和前提，但工程技术人员大多并非力学专业出身，我们的目标是掌握*基本和*核心的内容，以便在有限元模型的建立和分析过程中作出正确的判断。同时，这些理论知识也是正确使用有限元软件的必要前提，有限元软件界面操作很容易，要正确使用的话必须了解其背后的理论和技术背景。第三篇为规范篇。本篇以失效模式为主线，介绍了塑性垮塌、局部失效、屈曲、疲劳和棘轮这几种失效模式对应的评定方法，包括弹性应力分析法和弹塑性应力分析法。这些内容也是近年来美欧规范修订的**内容，也是今后JB 4732的**升级或修订内容。值得一提的是，这些名称均是直接翻译而来，在JB 4732修订时，如有必要，应对其制定更合适的命名。第四篇为实例篇。工程设计中需要设计的元件和设备的结构多年来没有大的变化，变化的是运用新的规范和软件技术来��高设计水平。本书在介绍典型实例的同时，力求介绍更多的新内容和新技能。比如，运用子模型技术对斜接管进行分析，虽然子模型技术对斜接管分析不是必需的，但通过这个实例掌握的基于Workbench的子模型技术可以运用于其他场合。基于ASME CODE CASE 2605的蠕变疲劳分析，这些都是比较新颖的内容，希望能给读者一个有益的参考。第五篇为软件篇。本篇主要介绍了ANSYS Workbench软件。ANSYS Workbench在日常工程设计中已经应用很多，在介绍时以介绍使用技巧和注意事项为主。本书可作为规范的一个补充或参考，应该结合规范一起阅读。读者应该具备一定的压力容器设计相关的经验和知识（但是否从事过分析设计不是必需的），分析设计的初学者和**工程师都可以参阅本书。对于初学者可先学习本书中力学基础和软件应用的相关章节，必要时可以参阅其他专门阐述该类主题的专著。对于**工程师可更多地关注规范的原理和假设、部件受力分析及工程案例复验等，进而提出改进方案和方法。本书得以完成得益于作者多年的工程实践与科研经历，还有多家单位和多位专家同仁的大力支持。特别感谢**杰出青年科学基金、惠生工程(中国)有限公司和清华大学的支持。感谢清华大学航天航空学院陆明万教授的支持和指导。本书审稿专家吴云龙高工知识渊博、工程经验丰富，从工程实践的角度提出了很多宝贵意见，使得本书在内容和逻辑上更加严谨。高温结构完整性领域专家、美国ASME压力容器技术杂志副主编、英国Strathclyde大学陈浩峰教授为作者提供了很多有价值的资料和指导。唐艳芳、清华彭恒硕士、章骁程（高温部分）三位同仁参与了部分章节的编写工作，丰富了本书的内容。浙大李涛博士、黄志新博士、程香高工、清华代岩伟博士、蔡国华高工、万里平对本书提出了很多有益的建议。惠生工程公司的刘海军总裁、陈惠梅**副总裁、章晨晖教授级高工、李延生教授级高工、刘敬源高工和林亚森高工对我们开展的分析设计工作给予了大力支持。正是在大家的支持和鼓励下，本书才得以顺利出版，在此表示衷心感谢。同时还感谢清华大学出版社陈朝晖老师对本书出版给予的热情指导。感谢朱明思完成了大量的文字整理和校对工作。本书还借鉴了国内外专家学者及工程技术人员的研究成果和工程经验，在此向相关的作者和出版单位表示感谢。技术是在不断进步的，但书籍出版后一般都无法像维基百科或百度百科那样随时进行线上更新和补充，读者之间的奇思妙想和建议、创意也无法实时交流。互联网时代，这些都不是问题，早在《ASME压力容器分析设计》一书出版时，就已经为读者及对分析设计感兴趣的同仁建立了一个技术交流社区（www.shebeiQ.com），供大家在线讨论，也欢迎关注微信公众号shebeiQ以获得与本书相关的勘误和技术交流信息。由于编者水平有限，错误在所难免，恳请读者批评指正。联系邮箱KennyShen@vip.163.com。 沈鋆刘应华于北京清华园2015年12月显示全部信息媒体评论评论免费在线读

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