ICS23.020.30 CCSJ74 中华人民共和国国家标准 GB/T4732.5—2024 压力容器分析设计 第5部分:弹塑性分析方法 Pressurevesselsdesignbyanalysis— Part5:Elasticplasticanalysismethod 2024-07-24发布 2024-07-24实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义、符号 1 ………………………………………………………………………………………… 4 基本要求 3 ………………………………………………………………………………………………… 5 塑性垮塌 4 ………………………………………………………………………………………………… 6 局部过度应变 6 …………………………………………………………………………………………… 7 屈曲 9 ……………………………………………………………………………………………………… 8 疲劳 11 ……………………………………………………………………………………………………… 9 棘轮 13 ……………………………………………………………………………………………………… 附录A(规范性) 高温蠕变分析设计方法 15 ……………………………………………………………… 附录B(规范性) 塑性垮塌的二元评定准则 22 …………………………………………………………… 附录C(规范性) 极限、安定和棘轮载荷边界的直接计算法 25 ………………………………………… 附录D(规范性) 材料的弹塑性应力-应变关系 31 ……………………………………………………… ⅠGB/T4732.5—2024 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T4732《压力容器分析设计》的第5部分。GB/T4732已经发布了以下部分: ———第1部分:通用要求; ———第2部分:材料; ———第3部分:公式法; ———第4部分:应力分类方法; ———第5部分:弹塑性分析方法; ———第6部分:制造、检验和验收。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。 本文件起草单位:中国特种设备检测研究院、浙江大学、清华大学、上海理工大学、北京化工大学、中 国寰球工程有限公司北京分公司、合肥通用机械研究院有限公司、中国石化工程建设有限公司、天津理 工大学。 本文件主要起草人:陈志伟、郑津洋、陆明万、刘应华、杨国义、苏文献、段成红、杨洁、聂德福、沈鋆、 李克明、黄勇力、李涛。 ⅢGB/T4732.5—2024 引 言 GB/T4732《压力容器分析设计》给出了压力容器按分析设计方法进行建造的要求,GB/T150基于 规则设计理念提出了压力容器建造的要求。压力容器设计制造单位可依据设计具体条件选择两种建造 标准之一实现压力容器的建造。 GB/T4732由6个部分构成。 ———第1部分:通用要求。目的在于给出按分析设计建造的压力容器的通用要求,包括相关管理要 求、通用的术语和定义以及GB/T4732其他部分共用的基础要求等。 ———第2部分:材料。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中的钢制材料相关要求及材料性 能数据等。 ———第3部分:公式法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器的典型受压元件及结构设计要 求。具体给出了常用容器部件按公式法设计的厚度计算公式。GB/T4732.3可作为 GB/T4732.4、GB/T4732.5的设计基础,也可依据GB/T4732.3自行完成简化的、完整的分 析设计。 ———第4部分:应力分类方法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中采用应力分类法进行 设计的相关规定。 ———第5部分:弹塑性分析方法。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中采用弹塑性分析方 法进行设计的相关规定。 ———第6部分:制造、检验和验收。目的在于给出按分析设计建造的压力容器中所涵盖结构形式容 器的制造、检验和验收要求。 GB/T4732包括了基于分析设计方法的压力容器建造过程(即指材料、设计、制造、检验、试验和验 收工作)中需要遵循的技术要求、特殊禁用规定。由于GB/T4732没有必要,也不可能囊括适用范围内 压力容器建造中的所有技术细节,因此,在满足安全技术规范所规定的基本安全要求的前提下,不限制 GB/T4732中没有特别提及的技术内容。GB/T4732不能作为具体压力容器建造的技术手册,也不能 替代培训、工程经验和工程评价。工程评价是指由知识渊博、娴于规范应用的技术人员所作出针对具体 产品的技术评价。工程评价需要符合GB/T4732的相关技术要求。 GB/T4732不限制实际工程建造中采用其他先进的技术方法,但工程技术人员采用先进的技术方 法时需要作出可靠的判断,确保其满足GB/T4732的规定。 GB/T4732既不要求也不限制设计人员使用计算机程序实现压力容器的分析设计,但采用计算机 程序进行分析设计时,除需要满足GB/T4732的要求外,还要确认: ———所采用程序中技术假定的合理性; ———所采用程序对设计内容的适用性; ———所采用程序输入参数及输出结果用于工程设计的正确性。 进行应力分析设计计算时可以选择或不选择以GB/T4732.3作为设计基础,进而采用 GB/T4732.4或GB/T4732.5进行具体设计计算以确定满足设计计算要求中防止结构失效所要求的 元件厚度或局部结构尺寸。当独立采用GB/T4732.4或GB/T4732.5作为设计基础时,无需相互 满足。 ⅣGB/T4732.5—2024 压力容器分析设计 第5部分:弹塑性分析方法 1 范围 本文件规定了基于弹塑性理论的压力容器分析设计方法,包括术语与符号、基本要求、载荷组合工 况,以及塑性垮塌、局部过度应变、屈曲、疲劳和棘轮5种失效模式的评定步骤。 本文件适用于GB/T4732.1—2024所涵盖的压力容器。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T4732.1—2024 压力容器分析设计 第1部分:通用要求 GB/T4732.2—2024 压力容器分析设计 第2部分:材料 GB/T4732.3—2024 压力容器分析设计 第3部分:公式法 GB/T4732.4—2024 压力容器分析设计 第4部分:应力分类方法 GB/T4732.6—2024 压力容器分析设计 第6部分:制造、检验和验收 3 术语和定义、符号 3.1 术语和定义 GB/T4732.1—2024界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 成形应变 formingstrain 元件成形引起的残余应变。 3.1.2 单轴应变极限 uniaxialstrainlimit 单向应力状态下材料的应变极限。 3.1.3 三轴应变极限 triaxialstrainlimit 三向应力状态下材料的应变极限。 3.1.4 二倍屈服法 twiceyieldmethod 以零为起点载荷、载荷范围为终点载荷,采用应力范围-应变范围表示的循环应力-应变曲线,在单 调加载条件下进行弹塑性分析的疲劳评定方法。 3.1.5 逐个循环分析法 cycle-by-cycleanalysismethod 基于随动强化模型,采用应力幅-应变幅表示的循环应力-应变曲线,对给定的载荷循环逐个进行弹 1GB/T4732.5—2024 塑性分析直至循环返转点处的应力和应变达到稳定的疲劳评定方法。 3.1.6 弹塑性分析 elasticplasticanalysis 基于材料弹性和塑性特性及参数,选用合适的弹性和塑性力学本构模型,对给定载荷下结构的弹性 变形、应力分布以及材料进入屈服后的塑性变形、应力重分布和失效行为进行理论或数值分析。 3.1.7 二元准则 dualcriterion 同时防止塑性垮塌和过度塑性变形的二元评定准则。 3.1.8 垮塌载荷 collapseload 在单调加载条件下容器或元件发生塑性垮塌时的载荷,它是容器或元件能承受的最大载荷。 3.1.9 准极限载荷 quasi-limitload 在考虑应变强化和几何强化效应的情况下,容器或元件由局部塑性变形阶段进入总体塑性变形阶 段时的载荷。 注:在理想塑性材料和小变形假设下准极限载荷就是极限载荷。 3.1.10 零曲率载荷 zero-curvatureload 载荷-变形曲线上由代表结构局部塑性变形阶段的圆弧过渡段进入代表结构总体塑性变形阶段的 线性段的临界点称为零曲率点,该点对应的载荷为零曲率载荷。 注:零曲率载荷即为准极限载荷。 3.1.11 应变极限载荷 strainlimitingload 结构内最大总当量应变达到5%时的载荷。 3.1.12 极限载荷边界 limitloadboundary 当