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压力容器的合理化概析

发布时间:2013/10/7 发布人:管理员
  压力的分布工程中,零部件所受到的载荷可分为静载荷和动载荷两大类。其中,那种大小和方向随时间在不断地变化的动载荷又可称为交变载荷或疲劳载荷。无论哪种载荷,其大小总是随着时间在变化的,(所谓静载荷,只是变化较小而已)而且各种幅值的载荷出现的概率是不同的。实际测量和分析表明,压力容器在常规设计中按静强度处理,它们所受到的压力可用正态分布来描述;对于承受交变载荷的容器,大部分可用正态分布、对数正态分布来描述;而对于频繁间歇操作的容器,则可用瑞利分布来描述。 
  缺陷分布在任何分析中,容器制造后的缺陷尺寸是一个关键问题,与此密切有关的是无损检测方法在检验缺陷中所起的作用,它可以决定这些缺陷是否需要进行修补。因此,如果已知初始缺陷分布和缺陷检测概率,那么在结构投入使用时,可以推导出缺陷分布概率。 
  缺陷分布中最大的问题之一,是对容器制造后的裂纹缺陷分布的评定。通常,开始几乎没有可以利用的数据,大部分计算似乎都是根据经验和人们的主观判断进行,而这样也完全能够得出失效概率大小的规则。有理由认为,随着大缺陷数量的减少会导致大量的小缺陷存在,因而在零与某一小缺陷之间存在一较高的缺陷概率,这种分布是正态分布和对数正态分布,指数分布也是可行的计算模型。 
  材料韧性分布由于有关材料韧性的实际测定数据比较缺乏,因此还没有足够的材料断裂韧性数据可以用来作统计分析。对kic或裂纹张开位移等一些参数的研究,只能得到临界裂纹尺寸的一些概念可行的方法,即积累各种条件下一切可用的数据,然后按某种方法将积累的数据分类,以找出所研究的临界裂纹尺寸的分布规律。我们可以在控制条件下进行实验室试验,但根据所作的假设解释试验结果时,必须慎重。因此,在概率分析中必须先假设某种分布,在许多文献的例子中<1、2>,无论是正态分布还是威布尔分布似乎都可以用来描述断裂韧性。 
  可靠度的要求一般说来,核反应堆的可靠性必将远远超过常规压力容器。ONeil和Jordan<3>根据每年容许碘-131释放量,对核压力容器的完整性的要求进行了讨论。他们把失效分为三种类型:没有危险性的,潜在破坏性的和灾难性的,要求每容器年的灾难性失效率应在10-5~10-6之间;潜在破坏性每容器年允许的事故率为10-5;没有危险性的每容器年可接受的次数估计约在10-3~10-4之间。 
  对于常规压力容器,失效可定义为制造期间或使用中的潜在危险或灾难性事故。通过调查得到的失效概率值指标表明:容器在使用中,潜在危险和灾难性事故的概率每容器年分别为10-3和10-4;而在使用之前,两者的破坏概率都是每容器年10-4。最可能产生事故的时间是在设计寿命的前半期。 
  通过比较,可以认为,要求核压力容器的失效率与常规压力容器的失效率之间有10-1~10-2的差别。一般情况下,可将常规压力容器的失效概率控制在10-3和10-4之间。可靠性分析一般地说,假设构件所能提供的最小强度rp确实大于可能承受的最大载荷sq,就可确保构件的安全。
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