豪邁化工，感謝原作者，同時感謝圈友糖豆的推薦。
一、迴圈的基本特性
以單向應力狀態為例，主應力隨時間的變化規律見表1，符號σmax和σmin表示迴圈的最大應力和最小應力，迴圈特性用r=σmin/σmax表示。任何乙個應力迴圈都可以看作由不變的平均應力σm=0.5(σmax+σmin)和應力幅σa=0.5(σmax-σmin)按對稱迴圈變化的應力疊加的結果。
表1 幾中典型的交變應力變化規律
二、設計疲勞曲線
jb 4732-1995(2023年確認)《鋼製壓力容器—分析設計標準》提供的設計疲勞曲線(s-n曲線)是基於光滑試件疲勞資料，考慮了平均應力、溫度、環境等影響，對應力幅取2的安全係數，疲勞壽命取20(資料分散度2×尺寸因素2.5×表面粗糙度及環境因素4)的安全係數得到的。
(a) 溫度不超過420℃和sa≤194mpa
(b) 溫度不超過420℃和sa＞194mpa
圖2 奧氏體不鏽鋼的設計疲勞曲線
三、影響疲勞壽命的因素
平均應力的影響：
平均應力究竟對疲勞壽命帶來什麼樣的影響，這是乙個非常複雜的問題。一般定性說：在給定的載入幅值下，拉伸平均應力使壽命縮短，而壓縮平均應力可使壽命增長。
標準中提供給設計者的s-n疲勞曲線都是已經計及了平均應力的影響。
容器結構：
應力的大小對壓力容器的疲勞壽命起決定性的作用。結構中有可能引起應力集中的部位，都會影響容器的疲勞壽命。應力集中導致容器疲勞承載能力降低的程度可用疲勞強度減弱係數kf 來表示，kf 的定義為：
kf 的大小不僅與kt 有關，而且還與應力梯度、材料、載荷型別有關。
容器表面效能：
疲勞裂紋一般在容器表面上形核，容器表面狀態對疲勞壽命有顯著影響。粗糙表面上的溝痕會引起應力集中，改變材料對疲勞裂紋形核的能力。
環境因素：
溫度會影響容器疲勞壽命。在低於材料蠕變溫度的範圍內，溫度公升高，容器的疲勞壽命下降，但不嚴重，可以通過溫度對材料彈性模量的影響來反映。如果溫度超過蠕變溫度，容器受蠕變和交變載荷聯合作用，情況會變得非常複雜，目前尚缺乏足夠的試驗資料。分析設計標準要求設計溫度低於剛才蠕變溫度。
腐蝕性介質對容器的腐蝕表現在使容器表面的粗糙度增加、降低材料抗疲勞效能以及減小容器有效承載截面、提高實際工作應力，從而使得容器的疲勞壽命大大降低。腐蝕與交變載荷聯合作用所引起的腐蝕疲勞是壓力容器最危險的失效形式之一，但由於腐蝕介質的多樣化，使得腐蝕和交變載荷共同作用下的研究變得非常複雜，尚未形成規範，因而分析設計標準中未考慮腐蝕對鋼材抗疲勞效能的影響。
四、疲勞分析案例
圖3 結構尺寸示意圖
某立式容器，結構尺寸示意圖見圖3，工作載荷為內壓0-1.2mpa加壓、卸壓迴圈，每小時4次，年操作時間為8000h，裝置預計設計壽命為10年，工作溫度80-100℃。
1條件分析
2分析計算
(1) 建模及網格劃分
以下重點分析封頭與接管連線的區域性區域，並根據容器的特點對結構簡化，取1/4模型(忽略法蘭的)，用於有限元分析的模型見圖4，網格劃分結果見圖5。單元型別是solid186單元。
圖4 有限元分析模型
圖5 網格劃分
(2) 邊界及載荷條件
設定對稱約束與位移約束，內壁面施加壓力，在接管端麵施加等效平衡力，如圖6所示。
圖6 邊界及載荷條件示意
(3) 結果及評定
有限元分析結果見圖7所示，最大應力強度為139.53mpa，出現在接管與封頭連線的區域性區域。
圖7 應力分布雲圖
對模型有關路徑線性化處理與應力評定，如圖8與圖9所示。
圖8 線性化處理路徑
應力評定表
(4) 疲勞分析評定
在設計載荷條件下，從應力分析可見，封頭與接管連線處附近的應力強度值最大，最大應力值為139.53mpa，故對此應力最大位置進行疲勞評定。
應根據在整個應力迴圈中最大應力強度值得到交變應力強度幅為sa，根據疲勞曲線查詢允許疲勞壽命並於容器設計壽命進行比較。
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