●前言
第1章緒論1
1.1壓力容器及發展歷史1
1.2壓力容器的失效、損傷模式與設計原理7
1.3壓力容器強度設計的基本概念11
1.3.1時間相關的許用應力11
1.3.2應力分類12
1.3.3參考應力13
1.3.4等時應力-應變曲線15
1.3.5循環應力-應變曲線17
1.3.6彈性跟隨效應18
1.4壓力容器主流設計規範簡介22
1.4.1美國ASME標準24
1.4.2法國RCC-MRx規範28
1.4.3英國R5規程30
1.5本書的基本內容及邏輯框架32
參考文獻33
本章主要符號說明35
第2章壓力容器的蠕變損傷及強度設計36
2.1蠕變現像及基本概念36
2.1.1蠕變現像與基本特征36
2.1.2蠕變設計相關的幾個基本概念38
2.2蠕變變形機理及本構模型40
2.2.1蠕變變形的物理機制40
2.2.2蠕變變形的本構方程44
2.3蠕變破裂機理及壽命預測46
2.3.1蠕變破裂的物理機制47
2.3.2蠕變破壞參數的預測及外推48
2.4壓力容器的蠕變強度設計判據56
2.4.1載荷控制的破壞56
2.4.2變形控制的破壞57
2.5基於彈性技術路線的壓力容器蠕變強度設計58
2.5.1基於ASME標準的蠕變強度設計58
2.5.2基於RCC-MRx規範的蠕變強度設計65
2.6壓力容器蠕變設計的近似方法66
2.6.1基於穩態蠕變狀態的彈性近似分析66
2.6.2基於參考應力的蠕變強度分析67
2.7基於損傷理論的壓力容器蠕變設計69
2.8壓力容器蠕變設計案例70
2.8.1基於ASMEⅢ-5HBB標準的蠕變強度考核71
2.8.2基於RCC-MRx規範的彈性分析方法72
2.8.3基於RCC-MRx規範的極限分析方法73
參考文獻74
本章主要符號說明78
第3章壓力容器的疲勞損傷與強度設計81
3.1疲勞現像及基本概念81
3.1.1疲勞現像81
3.1.2疲勞強度相關的基本概念82
3.2疲勞損傷的物理機制90
3.3疲勞損傷與壽命預測模型92
3.3.1單軸應力下的壽命預測模型92
3.3.2多軸應力下的壽命預測修正94
3.4壓力容器疲勞設計的原理與判據96
3.4.1蠕變效應可忽略97
3.4.2蠕變效應不可忽略97
3.5壓力容器疲勞設計的基本方法98
3.5.1彈性分析方法98
3.5.2彈塑性分析方法98
3.6壓力容器疲勞強度與壽命分析的彈性路線101
3.6.1基於ASMEⅢ-NB標準的彈性分析路線101
3.6.2基於ASMEⅧ-2標準的彈性分析路線103
3.6.3基於ASMEⅢ-5HBB/RCC-MRx/R5的彈性分析路線105
3.7壓力容器疲勞強度與壽命分析的彈塑性路線105
3.7.1基於ASMEⅧ-2標準的彈塑性分析路線105
3.7.2基於ASMEⅢ-5HBB/RCC-MRx/R5的彈塑性分析路線106
3.8壓力容器疲勞強度與壽命分析的損傷分析路線106
3.9壓力容器疲勞設計案例107
參考文獻109
本章主要符號說明111
第4章壓力容器的安定與棘輪失效及設計方法114
4.1結構安定與棘輪現像及基本概念114
4.2壓力容器安定/棘輪基本理論及研究進展115
4.2.1經典的結構安定性理論115
4.2.2受損結構的安定性理論117
4.2.3蠕變對結構安定/棘輪效應的影響119
4.3壓力容器安定及棘輪極限載荷分析119
4.3.1壓力容器的安定極限載荷分析方法120
4.3.2壓力容器的棘輪極限載荷分析方法122
4.4壓力容器安定與棘輪設計的彈性路線方法125
4.4.1基於ASMEⅢ標準的安定/棘輪彈性分析法126
4.4.2基於RCC-MRx規範的安定/棘輪彈性分析法130
4.4.3基於R5規程的安定/棘輪彈性分析法132
4.5壓力容器安定與棘輪設計的簡化非彈性方法135
4.5.1基於ASMEⅢ-5HBB標準的簡化非彈性分析法135
4.5.2基於ASMEⅢN-861標準的理想彈塑性分析法140
4.6壓力容器安定與棘輪設計的非彈性方法141
4.6.1基於ASMEⅢ-5HBB標準的非彈性分析法141
4.6.2基於RCC-MRx規範的非彈性分析法141
4.7壓力容器安定與棘輪設計案例142
4.7.1ASMEⅢ-5HBB標準中彈性分析方法143
4.7.2RCC-MRx規範中彈性分析方法144
參考文獻145
本章主要符號說明150
第5章壓力容器的蠕變-疲勞耦合損傷及強度設計151
5.1蠕變-疲勞耦合損傷現像與基本概念151
5.2蠕變-疲勞耦合下的實驗研究153
5.2.1基於光滑試樣的蠕變-疲勞耦合實驗153
5.2.2含缺口試樣的蠕變-疲勞交互作用實驗研究156
5.3蠕變-疲勞耦合下的本構理論158
5.3.1分離型循環黏塑性本構模型158
5.3.2Chaboche統一型循環黏塑性本構模型159
5.3.3Ohno-Wang統一型循環黏塑性本構模型160
5.3.4損傷耦合統一黏塑性本構模型161
5.4蠕變-疲勞耦合作用下的壽命預測163
5.4.1壽命-時間分數模型163
5.4.2頻率修正模型及其改進形式163
5.4.3應變範圍劃分模型164
5.4.4臨界距離理論模型165
5.4.5考慮循環軟硬化與松弛效應的壽命預測模型166
5.4.6基於應變能密度耗散的壽命預測模型167
5.5基於ASME標準的壓力容器蠕變-疲勞強度設計168
5.5.1基於彈性路線的蠕變-疲勞強度分析168
5.5.2基於非彈性路線的蠕變-疲勞強度分析174
5.6基於RCC-MRx規範的蠕變-疲勞強度設計175
5.6.1基於彈性路線的蠕變-疲勞強度分析175
5.6.2基於非彈性路線的蠕變-疲勞強度分析177
5.7基於R5規程的壓力容器蠕變-疲勞強度設計178
5.8壓力容器蠕變-疲勞分析案例182
參考文獻185
本章主要符號說明187
第6章壓力容器的屈曲及蠕變屈曲設計190
6.1壓力容器的屈曲現像190
6.1.1瞬態屈曲及基本概念190
6.1.2蠕變屈曲現像192
6.2屈曲理論及相關基礎研究進展193
6.3壓力容器屈曲設計的原理與判據197
6.4壓力容器瞬態屈曲設計的基本技術路線及相關規範簡介197
6.4.1壓力容器瞬態屈曲設計的基本技術路線197
6.4.2壓力容器瞬態屈曲設計的規範簡介198
6.5壓力容器瞬態屈曲的彈性分析方法199
6.5.1基於ASMEⅢ-NB標準的彈性分析方法200
6.5.2基於ASMEⅢN284標準的彈性分析方法203
6.5.3基於ASMEⅢN759標準的彈性分析方法208
6.5.4基於RCC-MRx規範的彈性分析方法211
6.6壓力容器瞬態屈曲的非彈性分析方法213
6.6.1基於ASMEⅢ-NH標準的非彈性分析方法213
6.6.2其他規範提供的非彈性分析方法215
6.7高溫壓力容器蠕變屈曲設計的基本路線及相關標準簡介215
6.7.1壓力容器蠕變屈曲設計的基本路線215
6.7.2壓力容器蠕變屈曲設計的相關標準簡介216
6.8高溫壓力容器的蠕變屈曲設計方法217
6.8.1基於規範的蠕變屈曲非線性設計方法217
6.8.2壓力容器蠕變屈曲的簡化分析方法218
6.8.3壓力容器蠕變屈曲設計的線算圖法220
6.9壓力容器屈曲與蠕變屈曲分析案例224
6.9.1受壓圓筒的屈曲分析224
6.9.2受壓圓筒的蠕變屈曲分析228
參考文獻231
本章主要符號說明234
第7章高溫緊固件的應力松弛及設計方法237
7.1高溫緊固件的應力松弛及失效237
7.1.1高溫緊固件的應力松弛現像237
7.1.2高溫緊固件的失效239
7.2高溫緊固件應力松弛的基本理論239
7.2.1應力松弛的基本特征239
7.2.2應力松弛性能的表征參量240
7.2.3應力松弛的理論方程241
7.3結構應力松弛行為的影響因素242
7.3.1應力松弛行為的材料依賴性242
7.3.2環境與服役條件對應力松弛的影響243
7.3.3繫統因素對應力松弛行為的影響246
7.4應力松弛與蠕變方程的轉換248
7.4.1從應力松弛到蠕變的轉換248
7.4.2從蠕變到應力松弛的轉換249
7.5高溫緊固件應力松弛行為分析249
7.6壓力容器緊固件的應力松弛和強度設計250
7.6.1高溫螺栓應力松弛設計標準簡介250
7.6.2基於ASME標準的螺栓應力松弛設計方法252
7.6.3基於RCC-MRx規範的螺栓應力松弛與強度設計259
參考文獻265
本章主要符號說明269
第8章基於斷裂理論的高溫壓力容器強度分析與安全評價271
8.1裂紋發現及結構強度設計理念的演變271
8.1.1裂紋發現及斷裂理論的發展271
8.1.2結構強度設計理念的演化273
8.2裂紋擴展的控制參量及斷裂模型275
8.2.1疲勞斷裂參量及模型276
8.2.2蠕變斷裂參量及模型279
8.2.3多裂紋耦合及斷裂參量修正284
8.2.4蠕變斷裂的拘束效應288
8.2.5蠕變-疲勞交互作用下的斷裂參量及模型291
8.3蠕變-疲勞交互作用下的壽命預測模型294
8.4環境對裂紋擴展的影響297
8.5高溫壓力容器裂紋的擴展分析與剩餘壽命評價299
8.5.1工程檢出裂紋的規則化299
8.5.2基於RCC-MRx規範A16附錄的高溫裂紋擴展分析303
8.5.3基於R5規程的高溫裂紋擴展分析及壽命評價307
8.5.4基於ASME標準的疲勞裂紋擴展分析及壽命評價312
8.6壓力容器中裂紋分析及評價案例313
參考文獻314
本章主要符號說明319
第9章核壓力容器的輻照效應及耦合損傷分析322
9.1核壓力容器中的輻照效應與危害322
9.2材料輻照損傷的研究歷史及現狀324
9.3輻照損傷的微觀機制325
9.3.1輻照素偏析326
9.3.2輻照對相穩定性的影響328
9.3.3輻照促成的位錯結構329
9.3.4輻照所致空洞和空泡331
9.4輻照變形及其估算方法332
9.4.1輻照腫脹332
9.4.2輻照蠕變336
9.5輻照損傷對力學性能和壽命的影響338
9.5.1輻照損傷對斷裂韌性的影響338
9.5.2輻照損傷對斷裂延性的影響343
9.5.3輻照損傷對蠕變斷裂壽命的影響346
9.5.4輻照損傷對疲勞(循環)壽命的影響349
9.6基於標準規範的核壓力容器輻照損傷分析353
9.6.1基於RCC-MRx規範的分析方法355
9.6.2基於ETSDG規範的分析方法356
9.6.3基於PNAEG-7-002-86規範的分析方法357
9.6.4直接分析方法357
9.7典型部件輻照變形分析案例358
參考文獻360
本章主要符號說明364

本書是一本關於壓力容器強度設計領域的專著。全書以蠕變、疲勞、棘輪等8種高溫壓力容器主要的損傷模式為主線，針對每一種損傷模式均繫統介紹了其演化機理、理論模型和設計分析方法，並依托典型案例的解析，繫統梳理世界主要標準中相關分析路線的特點及應用示範。全書共分9章,第1章為緒論，提出了本書的研究背景、基本概念，梳理了壓力容器強度研究和設計方法發展的歷史脈絡；第2章和第3章分別介紹蠕變和疲勞耦合下的損傷理論及強度設計方法;第4?7章為遞進關繫，分別討論了安定與棘輪、屈曲以及蠕變-疲勞耦合下的損傷理論和設計方法；第8章討論裂紋擴展模式下的強度分析與壽命預測；第9章繫統介紹核壓力容器特有的鎘照損傷模式，繫統介紹其演化原理、理論模型和工程設計方法，以及國際主要標準的技術路線對比分析。本書可作為機械工程及相關專業研究生和高年級本科生的教材，對於從事航空航天、石油化工、新能源裝備，尤其是新一代核電領域的強度分等