本书根据作者多年的教学、工作经验和新标准修订情况编著，介绍了与压力容器分析设计相关的弹性力学、应力分析、有限元分析等基本知识和基础理论，并以失效模式为主线，结合工程实例，阐述了极限分析、安定分析、屈曲分析、疲劳分析及蠕变疲劳分析等评定方法。
本书可供化工装备相关工程技术人员阅读参考，也可供高等院校装备专业高年级学生和研究生使用。

1　弹性力学基础　001
1.1　应力状态　001
1.1.1　应力符号规则　001
1.1.2　一点的应力状态　001
1.1.3　应力分量坐标变换　002
1.2　基本方程　004
1.2.1　平衡方程　004
1.2.2　几何方程与变形协调方程　006
1.2.3　物理方程　008
1.2.4　应变能及其构成　009
1.3　平面问题　010
1.3.1　平面应力问题　010
1.3.2　平面应变问题　011
1.3.3　弹性力学平面问题的解　012
1.4　小孔应力集中　013
1.4.1　小圆孔应力集中　013
1.4.2　椭圆孔应力集中　015
1.5　屈服条件　016
1.5.1　Tresca 屈服条件　016
1.5.2　Mises 屈服条件　017

2　有限元基本原理　019
2.1　概述　019
2.2　有限元分析简明过程　020
2.2.1　二连杆结构经典静力分析　020
2.2.2　二连杆结构有限元分析　021
2.2.3　刚度方程　023
2.2.4　有限元分析基本过程　025
2.2.5　总刚度矩阵特点　027
2.3　虚功原理的应用　028
2.3.1　虚位移和虚功原理　028
2.3.2　应用虚功原理推导有限元基本方程　029
2.3.3　关于位移函数　036
2.4　载荷移置与高斯积分　036
2.4.1　单元载荷移置　036
2.4.2　高斯积分　038
2.4.3　应力修匀　040
2.5　等参单元　040
2.5.1　一般四节点矩形单元　040
2.5.2　等参单元基本概念　041

3　关键受压元件力学分析与强度设计　046
3.1　回转薄壳应力分析　046
3.1.1　回转薄壳的几何结构　046
3.1.2　无力矩理论　047
3.1.3　无力矩理论的应用　049
3.2　厚壁圆筒应力分析　055
3.2.1　受压力载荷作用　055
3.2.2　由温度变化引起　063
3.3　平板应力分析　065
3.3.1　概述　065
3.3.2　圆平板对称弯曲微分方程　065
3.3.3　圆平板中的应力　067
3.4　壳体的稳定性分析　073
3.4.1　外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析　073
3.4.2　受均布周向外压的长圆筒的临界压力　075
3.4.3　受均布周向外压的短圆筒的临界压力　075
3.4.4　受均布轴向压缩载荷圆筒的临界应力　076
3.5　压力容器关键受压元件强度设计　077
3.5.1　圆柱壳　077
3.5.2　球壳和半球形封头　079
3.5.3　椭圆形封头　081
3.5.4　锥壳　081
3.5.5　平盖　081
3.5.6　承受组合载荷的元件应力评定　082

4　结构不连续分析　084
4.1　回转薄壳的不连续分析　084
4.1.1　不连续效应与不连续分析的基本方法　084
4.1.2　圆柱壳受边缘力和边缘力矩作用的弯曲解　085
4.1.3　不连续应力的特性　088
4.2　薄壁圆柱壳和椭圆形封头的连接　089
4.3　薄壁圆柱壳和平盖的连接　092
4.4　薄壁壳体和接管的连接　093
4.5　管壳式换热器管板连接结构　095
4.6　局部应力与应力集中系数　097
4.6.1　概述　097
4.6.2　薄壁球壳和薄壁圆柱壳上开小孔　097
4.6.3　确定局部应力的几种工程常见方法　098

5　应力分类法　102
5.1　概述　102
5.1.1　常规设计的局限性　102
5.1.2　分析设计的基本思想　103
5.1.3　载荷和载荷组合　103
5.2　压力容器的应力分类　104
5.2.1　应力分类　104
5.2.2　应力线性化处理　108
5.2.3　当量应力计算　110
5.3　应力评定依据　113
5.3.1　许用应力　113
5.3.2　极限分析　113
5.3.3　安定性分析　114
5.3.4　热应力棘轮边界　115
5.3.5　设计疲劳曲线　118
5.4　应力评定原则　124
5.5　基于失效模式的应力评定　126
5.5.1　塑性垮塌评定　126
5.5.2　局部过度应变评定　126
5.5.3　棘轮评定　126
5.5.4　疲劳评定　128

6　弹塑性分析法　136
6.1　概述　136
6.2　塑性垮塌　136
6.2.1　载荷组合工况　137
6.2.2　合格准则　138
6.2.3　极限分析　138
6.2.4　弹塑性分析　139
6.3　局部过度应变　140
6.3.1　评定步骤　140
6.3.2　累积损伤法　141
6.4　屈曲　142
6.4.1　屈曲失效评定方法和设计系数　142
6.4.2　屈曲失效评定步骤与流程　144
6.4.3　屈曲的有限元计算　144
6.5　疲劳　145
6.5.1　概述　145
6.5.2　循环应力-应变曲线　145
6.5.3　逐个循环分析法　146
6.5.4　二倍屈服法　146
6.5.5　弹塑性疲劳分析步骤与流程　147
6.6　棘轮　148
6.6.1　概述　148
6.6.2　弹塑性分析和判据　149
6.6.3　棘轮分析步骤与流程　150
6.7　直接法　150
6.7.1　概述　150
6.7.2　直接法计算过程　151

7　压力容器高温分析设计　155
7.1　各国主流高温规范简介　155
7.2　ASME 规范案例2843 和2605　156
7.2.1　ASME 规范案例2843　157
7.2.2　ASME 规范案例2605　158
7.3　GB/T 4732.5 附录A　160
7.3.1　方法一　161
7.3.2　方法二　162
7.4　高温结构完整性评价软件　164

附录　压力容器应力分析和评定工程案例　168
附录A　热熔盐储罐应力分析和蠕变-疲劳评定　168
附录B　高压加热器管板应力分析和轻量化设计　173
附录C　悬吊式塔设备应力分析和评定　181
附录D　氧化器换热段应力分析和评定　186
附录E　过滤器进口阀体及管嘴组件应力分析和评定　193
附录F　超大型真空容器非线性稳定性分析　196
附录G　基于ANSYS/FE-SAFE 分析的回流罐当量结构应力法焊缝疲劳评定　198
附录H　粉煤放料罐疲劳分析　204
附录I　基于应力分类法和极限载荷法的板式换热器强度评定　209
附录J　卧式储罐有限元模型的建立　216
附录K　壳体径向接管安定和棘轮边界直接法计算　230

参考文献　234