(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111519339.9 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 刘朝阳　张松　朱瑞林　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 代理人 赵敏玲 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种确定具有温差的承压圆筒的安全载荷 的方法 (57)摘要 本发明为了保证压力容器的安全设计、 制 造、 运行， 同时节约材料、 降低成本， 公开了一种 确定具有温差的承压圆筒的安全 载荷的方法， 将 同时承受压力与温差载荷的承压圆筒的各个关 键应力限制在屈服强度σy以下(工程应用时， 只 需将σy除以安全系数即是许用应力[σ])， 以充 分保证此种压力容器的安全， 由此导出安全的操 作或设计压力与安全的操作或设计温差等参数 范围， 以及最佳的操作(设计)压力与温差等参 数。 本发明给出了所述安全及最佳参数的计算公 式、 图表及其使用方法。 按本发明的方法确定操 作(设计、 制造)参数， 能保证压力容器安全且经 济。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 114186365 A 2022.03.15 CN 114186365 A 1.一种确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 所述载荷包括承压圆筒所承受的 压力与温差， 其特 征在于： 获取承压圆筒的外半径 ro、 内半径ri， 得到承压圆筒的径比k； 获取承压圆筒内壁温度ti与外壁的温度to， 得到温度差 Δt＝ti‑to； 获取承压圆筒承受压力时的初始屈服压力pe， 获取承压圆筒承受压力时的全屈服载荷 py； 当承压圆筒的径比k≥kb时， 安全的压力范围按pe≤p≤2pe确定， 同时安全的温差范围 按Δt1≤Δt≤Δt2确定； 当承压圆筒的径比kc<k<kb时， 按以下A、 B两种情况确定压力与温差： A、 安全的压力范围 按pe≤p≤σypf确定， 安全的温差范围按Δt1≤Δt≤Δt2确定； B、 安全的压力范围按σypf≤p ≤2pe确定， 安全的温差范围按Δt1≤Δt≤Δt3确定； 当承压圆筒的径比kd<k≤kc时， 按以下C、 D两种情况确定压力与温差： C、 安全的压力范 围按pe≤p≤σypf确定， 安全的温差范围按Δt1≤Δt≤Δt2确定； D、 安全的压力范围按σypf ≤p≤py确定， 安全的温差范围按Δt1≤Δt≤Δt3确定； 当承压圆筒的径比k≤kd时， 安全的压力范围按pe≤p≤py确定， 安全的温差范 围按Δt1 ≤Δt≤Δt3确定； 其中： 所述kb由方程(2k2‑1)(k2‑1)＝(k4‑k2+1)lnk2所确定的值； 所述kc由方程k2‑1＝ k2lnk所确定的值； 所述 kd是由方程(2k4+1)lnk2＝(4k2‑1)(k2‑1)所确定的值； 所述p为承压圆筒所承受的均布压力； 所述Δt1为 所述Δt2为 所述pf为 所述Δt3为 其中μ为承压圆筒材料的泊桑比， E为承压圆筒材料的弹性模量， α 为承压圆筒材料的线 膨胀系数或称热膨胀系数； σy为承压圆筒材 料的屈服强度。 2.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特 征在于： 当承压圆筒的径比k≤kc时， 最佳的压力按p＝py＝σylnk确定、 最佳的温差按 确定。 3.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特 征在于： 当承压圆筒的径比k≥kc时， 最佳的压力按 确定、 最佳的温差按权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114186365 A 2确定。 4.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特征在于， 用图 解法确定安全的压力与温差范围以及最佳载荷点的方法如下： 以参数p/σy为横坐标、 参数 Δt为纵坐标， 所述Δt包括Δt1、 Δt2、 Δt3； 当承压圆筒的径比k≥kb时， 安全的载荷点(p/ σy， Δt)位于梯形abcd内， 在此梯形内， 压力范围为pe≤p≤2pe， 温差范围为Δt1≤Δt≤Δ t2； 梯形abcd的四个顶点 坐标是： 点c是最佳 载荷点。 5.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特征在于， 用图 解法确定安全的压力与温差范围以及最佳载荷点的方法如下： 以参数p/σy为横坐标、 参数 Δt为纵坐 标， 所述Δt包括Δt1、 Δt2、 Δt3， 当承压圆筒的径比kc<k<kb时， 安全的载荷点(p/ σy， Δt)位于五边形abcgf内， 其中点a、 b、 c的坐标同前， 点g的坐标是 点f的横坐标是 点f的 纵坐标是将所述pf代替权利要求1的Δt2或Δt3计算式中的p/σy所得的值(二者计算结果相 等)； 点c是最佳 载荷点。 6.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特征在于， 用图 解法确定安全的压力与温差范围以及最佳载荷点的方法如下： 以参数p/σy为横坐标、 参数 Δt为纵坐标， 所述Δt包括Δt1、 Δt2、 Δt3， 当承压圆筒的径比kd<k≤kc时， 安全的载荷点 (p/σy， Δt) 位于四边形a bef内 ， 其中点a 、 b、 f的 坐标同 前 ， 点e的 坐标是 或 点e是最佳载荷点。 7.如权利要求1所述的确定具有温差的承压圆筒的安全载荷的方法， 其特征在于， 用图 解法确定安全的压力与温差范围以及最佳载荷点的方法如下： 以参数p/σy为横坐标、 参数 Δt 为纵坐标， 所述Δt包括Δt1、 Δt2、 Δt3， 当承压圆筒的径比k≤kd时， 安全的载荷点(p/ σy，Δ t ) 位 于 三 角 形 h b e 内 ，其 中 点 b 、e 的 坐 标 同 前 ，点 h 的 坐 标 是 点e是最佳载荷点。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114186365 A 3