就是协同考虑炉壳 根据塑性强度理论分析 6 国家财产 卸载循环中 以确定壳体转折处和孔边的塑性区发展过程 系指几何形状或材料的不连续 炉底为2.70 3 平衡压力或其他机械荷载所需的沿截面厚度线性分布的弯曲应力 工作条件十分恶劣 B 峰值应力（由P 根据《钢制压力容器——分析设计标准》JB ”在美国《压力容器建造另一规则》ASME 其内外表面的温度差在10℃以内 级高炉68座 ＋R ll 两者结合方能反映出设计的严谨性和科学性 炉料 炉衬厚度 D——壳体的内直径（m） 煤气风罩开孔和铁口开孔处 stress） 孔边的应力分布和应力集中程度也不相同 因此规定单元的最大边长不宜大于该处壳体厚度的1/3 m 尤其在冷却壁开孔边缘较为突出 （1）对于壳体连续部位 炉壳冷却壁开孔处）的许用极限 其中面当量应力的许用极限值取1.5 虽具有二次应力的性质 系数K值有所提高 设 二次应力的基本特征是具有自限性 2003标准以及《钢制压力容器——分析设计标准》JB 塑性区域的扩展不应大于孔边间距的1/3 得到本次修订的经验公式（6.2.3-1）～公式（6.2.3-7） 炉腰段 把炉壳各段的直径和厚度绘在上述坐标系中 壳体结构在特殊的工作条件下 直至贯通 由局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加于一次加二次应力的应力增量 级别高炉的弹性和弹塑性计算分析表明 即塑性失效时的极限荷载为弹性失效时荷载的1.5倍 欧盟《非直接接触火焰压力容器 对炉身取K值为2.00～2.20 其塑性分布区域也满足本标准的规定 封罩6部分 设结构由理想弹塑性材料制造 的大小简单分析结构处于安定状态的条件 m t R为铁口转角的曲率半径 是根据理论分析结果 热风炉是在加热和送风交替循环工作的 使变形趋向协调而不再继续发展 当达到全截面塑性状态时[图10（d）] 欧盟《非直接接触火焰压力容器 炉壳开孔和转折部位的应力集中 承受炉内气体压力 矩形截面梁在弹性情况下[图10（b）] 最后导致壳体钢板丧失承载能力 式中 l 但影响范围仅限于结构局部区域的一次薄膜应力 壳体的形状要求应与炉体类型 13445-3-2014和日本《压力容器构造一一特定标准》JIS 高炉壳体钢板内外面存在温度差△T 底板K值为3.70 根据美国《压力容器建造另一规则》ASME ） 在炉壳上还有复杂的冷却设备 为保证计算精度 如果一个结构经几次反复加载后 s 分析手段采用大型有限元程序ADINA和ANSYS 孔与孔之间的壳体将产生过量塑性变形使壳体结构失稳而导致破坏 转折处和管道连接处（包括冷却壁开孔处） 式中 3）一次应力（primary 将产生剪力和弯矩 第二折线的刚度值可取为初始刚度值的2％～3％ 一次弯曲应力P 固体炉料 再加上热应力 则认为此结构是安定的 式中 的一次局部薄膜应力区在经线方向的距离应不小于2.5 有利于生产操作和高炉大修 6.2.4 局部薄膜应力强度和一次薄膜加一次弯曲应力强度的极限规定为1.5S 一次应力分为以下三类 单元的最大边长不宜大于板厚的1/3 壳体结构不连续部位 单元的最大边长不宜大于壳体厚度的1/3 ＜2σ 冷却壁0.3R 一次应力加二次应力强度的极限为3S 由于壳体钢板内表面温度高 2）对壳体总体结构不连续部位（壳体转折处以及壳体接管处 孔的形状 避免壳体孔间塑性区的连通 结构不连续区）的许用极限 钢材局部发生塑性流动 应力将沿DEBCD回线变化 它将直接导致结构破坏 工艺炉炉壳钢材性能指标及分析设计方法”理论分析 2 当结构第一次加载时 根据测试结果 美国《压力容器建造另一规则》ASME 是我国几十年来炼铁技术中高炉设计和生产实践经验的总结 造成壳体结构局部不连续 20世纪80年代以来 炉料产生的竖向应力以及气体内压 a 它仅使结构在很小范围内的应力或应变发生变化 2003以及现行行业标准《钢制压力容器一一分析设计标准》JB 如封头 ＝σ 它的内容是 风口段 对应的荷载为弹性失效荷载 外表面当量应力的许用极限值应取1.5 竖向和环向应力的比值是变化的 外表面的当量应力限值为3Sm 2 2 （4）高炉炉壳开孔率对其强度及稳定性影响分析（雷雨） 热风炉炉壳有应力循环 σ 钢铁工业取得了巨大的成就 对于壳体总体结构不连续处 local 塑性区不断扩展 炉料荷重 下面以纯弯曲梁为例（图10）进行说明 这个屈服准则被称为Von·Mises屈服准则 2）局部结构不连续（local 因此在满足弹性分析规定的许用极限时 峰值应力的特征是同时具有自限性与局部性 由于σ 2018 PS 按照以上标准的限值 需要进一步开展研究 铁口2个～4个 耐材 理论分析必将占据更加重要的地位 一座热风炉每天循环次数约为6次 根据塑性强度理论分析 以内 高炉 该点就开始进入塑性状态 6.2.6 b 即使荷载不再增加 一次局部薄膜应力的实例 这时结构是安定的 S 炉腹段厚度 即分为炉缸 第3部分 选择 m 我国钢产量仅为3178万t 塑性区扩大 炉腰与炉腹壳体连接处 根据虚拟应力σ 本条提出的“高炉壳体应采用自立式结构” 结构连续区）的许用极限 D——计算部位外壳弦带直径（m） 一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲当量应力（由P 与一般压力容器和钢结构有所不同 如此多次循环 R为铁口转角处圆弧半径 6.2.5 这类应力将重新分布 若虚拟应力超过材料屈服点 对总体结构的应力与应变状态不会产生太大的影响 本条提出的确定壳体厚度的回归方程式和简化方法是总结我国几十年高炉冶炼技术的综合成果 （5）冷却壁开孔处 开孔率一般都大于70％ 一边受压 在新的状态下保持弹性行为 还不能使壳体失去承载力 壳体结构的有限元分析宜采用板壳单元 在一定的变形条件下 壳体接管连接处 B 于是在以后的加载 占全球产量的40％ BB503 并考虑壳体各处的受力状况 其变形趋于稳定 一次总体薄膜应力P （general 13445-3-2014以及现行行业标准《钢制压力容器——分析设计标准》JB 也就是说 应力集中点出现较小的塑性屈服区 ～5000m 如新日铁在20世纪80年代为宝钢设计4063m 梁内弹性区减少 内衬膨胀力 PL 其数量众多 4732 否则应划为一次总体薄膜应力 有限元计算结果偏差较小 以简化计算 ≥1.5S 关于是否需要进行疲劳分析 l v——钢材的泊松比 5）峰值应力F（peak 结构达到了它的极限承载能力 1）总体结构不连续（gross 炉腰 高风温 筒体与法兰 得到化学成分与温度较为理想的液态铁水 根据研究 与美国《压力容器建造另一规则》ASME 在永久性支座或接管连接处由外荷载和力矩在壳体内引起的薄膜应力 日本《压力容器构造——特定标准》JIS 其危害性在于可能导致疲劳裂纹或脆性断裂 可以根据开孔率的大小 因此高炉炉壳的应力循环次数很少 通过散点图发现壳体厚度与直径之间存在近似的线性关系 当整体弹性应力分析不满足要求时 stress） 这时结构是不安定的 壳体的局部应力主要发生在炉壳总体结构不连续部位和局部结构不连续部位 等效应力始终是一不变的定值 1）奥钢联为宝钢设计的C-3000熔融还原炉计算书 炉腹 ≤ 如各种壳体中平衡内压或分布荷载所引起的薄膜应力 炉内气体压力 支座等与壳体的连接处 外表面当量应力的许用极限值应取3.0 （1）确定壳体结构弹性分析当量应力许用极限值所依据的相关标准 m S 6.2.3 一般每天的换炉次数少于20次 高炉冶炼过程是在壳体密封的炉内运行 随着外荷载的增加 13445-3-2014在附录B和附录C中给出了两种分析设计法 为灵活布置出铁场提供了方便等 但弹性分析时其虚拟弹性应力往往会超过材料的屈服强度 高炉壳体结构的主要作用是保证高炉内衬砌体的稳定 4732-1995 煤气封罩段厚度 炉身段厚度 （2）大型高炉炉壳出铁口受力性能及其影响因素分析（赵岩） 就可以不进行局部应力分析 当某一点应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的定值时 壳体的实际温度均在150℃以下 竖向应力较小 b 即当结构内的塑性区扩展到使之变成几何可变的机构时 其最新版本是PD （ 铁水压力以及壳体内外温差引起的作用力等 我国炼铁技术经历了70多年的发展 应力将分别沿CB 影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力 某些当量应力的许用极限在按弹性计算的最大应力允许超过屈服强度 3 一次局部薄膜当量应力（由P 可按下式验算 孔的几何形状相同 内压力是周期作用的 t＝（t 单元的尺寸不宜太大 研究表明 出现局部塑性区连通的现象 ～5000m 1 m 塑性区域继续扩展 m 2019年的钢产量约10亿t 分别为所考虑两个区域的壳体中面第二曲率半径 考虑应力集中） 炉缸段厚度 占全球产量的4.4％ stress） 分析设计标准中 当σ 壳体结构弹性分析时当量应力的许用极限 这些标准规定的当量应力许用极限如下 随着外加荷载的进一步增加 （primary 内 应力便自动地限制在一定的范围内 弹性分析时往往会超过材料屈服强度的数倍 只要不反复加载 耐材膨胀 钢材的应力-应变曲线应符合实际材料的应力应变关系 3 当结构局部发生塑性流动时 a 且根据其经验能证明不需要做疲劳分析者 一个使用周期的循环次数远远小于10 根据实际工程经验和理论分析结果 s 大小以及分布状态等变化繁多 8266 -ε max Von·Mises屈服准则也可以表述为 借鉴了奥钢联为宝钢设计的C-3000熔融还原炉计算书 孔的存在削弱了壳体强度 可按公式（6.2.9）计算 不会出现新的塑性变形 3 1）极限分析 6.2 中面当量应力T的许用极限值应取1.0 高炉壳体各段的厚度可按下列公式计算 经过试算 梁达到了弹性失效状态[图10（c）] 若不加以限制 是纳入标准内容的基本前提 或说材料处于塑性状态时 WSM50C等低合金高强度钢 相应的壳体就分成炉缸段 s 2 90年代以来 ——环向热应力（N/mm “当所设计的容器与已有成功使用经验的容器有可类比的形状与载荷条件 5 为满足外部约束条件或结构自身变形连续要求所须的法向应力或剪应力 随着强化冶炼技术的发展 壳体大部分的应力都在许用应力范围内 在一定的变形条件下 设计》EN m 有壳体自重和附属物重 总体结构不连续引起的局部薄膜应力 根据宝钢2号高炉实时检测 在某一载荷下结构进入整体或局部区域的全域屈服后 当为圆锥壳时 1 设置炉体框架 设计》EN K——系数 塑性屈服区迅速扩大 S primary 壳体钢板内外表面的环向热应力 约7t（t为分析部位的炉壳厚度 当承受多种荷载工况组合而不能准确判断其控制工况时 后两个因素仅在进行疲劳评定时考虑 政为每一所考虑区域的最小厚度］ 接管 1978年 6.2.3 一次总体薄膜应力和一次局部薄膜应力是按薄膜应力沿经线方向的作用长度来划分的 s 相当于该处壳体厚度的1/3～1/2 当受力物体内一点的等效应力达到某一定值时 在进行单元划分时 壳体与封头连接处的薄膜应力 以及未全熔透的焊缝等 m 内 钢铁工业是支撑我国经济高速发展的脊梁 板壳单元的最大边长不宜大于壁厚的5倍 包括壳体转折区以及壳体接管处 宜按壳体的实际尺寸和开孔建立实体模型 本标准针对高炉壳体处在特殊的工作条件下 假定结构所用材料为理想弹塑性材料 算得 l 在部分孔的边缘出现不同程度的应力集中 a——钢材的线膨胀系数（以每摄氏度计） 炉料和渣的软熔体 在局部区域应力高度集中 对比原规范经验公式 约28mm 炉身处K值为2.40～3.40 周围宜设置炉体框架 炉底板应支承于基墩上 s 3） 若荷载大小不变 是指带炉体框架和炉顶刚架的结构 6.2.9 壳体转折处单元的最大边长不宜大于板厚 它不会引起明显的变形 3）对壳体局部结构不连续部位（冷却壁开孔处 塑性区被弹性区包围 苏联的公式已不适应于现代化大型高炉壳体结构使用寿命的要求 它是在结构不连续区由压力或其他机械荷载引起薄膜应力和结构不连续效应产生的薄膜应力 且以环向应力为主 附录C分析设计-基于弹性应力分析 4）二次应力Q（secondary 安定性分析及疲劳分析 2003标准以及现行行业标准《钢制压力容器——分析设计标准》JB 外表面产生拉应力 l 孔洞对壳体断面的削弱 ≤ 炉腰段厚度 按冶炼工艺流程高炉炉型由若干部分组成 随着科学技术的发展和计算机容量的提升 占全球产量的53.3％ （primary 系数K是经验数据 1-2-2019及《钢制压力容器——分析设计标准》JB 当材料的单位体积形状改变的弹性位能（又称弹性形变能）达到某一常数时 整个壳体的应力也逐渐向高应力转变 应力集中区以外的所有应力）的许用极限 壳体厚度t（mm）作为纵坐标 不考虑应力集中） L ＜σ σ 对结构总的应力分布与变形产生显著影响 σ a 7 且种类繁多 根据弦带部位选择 内 两端受有均匀拉力q的矩形薄板 1 理论分析结果表明 对壳体结构的工作年限提出了新的要求 自1996年以来一直保持钢产量世界排名第一的位置 各部位K值取法不一样 3） 外表面温度低 塑性区中的应力-应变关系按OAB线变化（虚拟应力为OAB＇） 以及壳体不同厚度和曲率连接处等 Ⅷ-2-2019 设计》EN 6.2.1 在标准编制中 二次应力不会导致结构破坏 如总体热应力和总体结构不连续处（筒体与封头 即纵坐标上的OC值 高炉的休风率一般低于2％ 其他荷载如钟阀式炉顶大小料钟等重量或无料钟炉顶料仓和受料斗以及密封阀等重量 ＋Q＋F算得 这一荷载即为塑性失效时的极限荷载 根据所作的专项研究结果总结如下 对于壳体局部结构不连续处 内 炉喉 其中附录B分析设计-直接法 单元划分时 Ⅷ-2-2019 ～4000m 小的过渡圆角处 （2）在壳体转折处有应力集中现象 如平盖中心部位由压力引起的弯曲应力 系指几何形状或材料的不连续 s discontinuity） ＜2σ 2003 变形将无限制地增大 从中找出最不利内力控制值 内衬膨胀等荷载 S 我国已成为全球名副其实的钢铁生产大国 应分别按可能存在的不利荷载工况组合计算 ll 由P 其特点是在高温 算得 4732所给出的许用应力极限值 s 结合生产实践经验并考虑一代炉役15年工作年限等因素后提出的 传热及渣铁反应等过程 即上下表面处应力最大 中面当量应力的许用极限值应取1.5 〉2σ ） 为进一步摸清高炉壳体在荷载工况作用下的应力大小及分布规律和孔边应力集中程度 当弹性分析的许用应力超过标准规定的许用极限值时 这种状态即为塑性失效的极限状态 风口带及开孔多且截面削弱大的区域以及冷却壁开孔密集区域 高炉壳体（图6.2.2）的外形尺寸应根据炼铁工艺和炉容设计的要求确定 ≤1.5 设有一矩形截面梁 结构的塑性分析可以充分利用钢材的蕴藏能力 t——壳体钢板厚度（mm） 从而变形不再继续增大 具有可靠性和可操作性 （3）压力容器标准所涉及的名词和举例 discontinuity） 并引起塑性变形 炉喉段厚度 l 又有数千个冷却壁（板）的安装孔 structural Ⅷ-2-2019和欧盟《非直接接触火焰压力容器 且可采用具有一定强化刚度的二折线模型 m 将各段壳体直径D（m）作为横坐标 已不能满足高炉生产使用的要求 因壳体经线曲率发生突变 即局部屈服和小量变形就可以使约束条件或变形连续要求得到满足 6.2.9 2 作为弹性分析时极限状态的控制指标 壳体孔洞边缘的局部当量应力已超过屈服强度 ≤3 △T——内外温差（℃） 对壳体局部结构不连续部位（冷却壁开孔处） 内 应力水平大于一次总体薄膜应力 目前壳体厚度主要还是以实践经验来确定 为平衡压力与其他机械荷载所必须的法向应力或剪应力 由于高炉炉壳不需要进行疲劳评定 造渣 本标准第6.2.3条给出了不同部位初步确定壳体厚度的计算公式 为此 ≤S 均采用以应力分析为基础的设计 材料就屈服 经生产实践检验的各种容积壳体厚度是确定今后壳体结构设计厚度的基础 以及不等直径或不等壁厚的壳体连接处等 我国是世界上的产铁大国 Von·Mises于1913年提出了一个屈服准则 则当荷载从结构的某一部分（高应力区）传递到另一部分（低应力区）时 炉料与煤气在逆流运行过程中完成化学反应和物理变化 炉腹 如图11所示 壳体结构连续部位 这个极限值是通过理论分析确定的 以3 6.2.6 4 使壳体计算分析得到进一步的发展 在周围弹性区的作用下 内衬荷重 由材料力学可知 stress） 可分为上中下三段分别计算 stress） 复合板容器中复层的热应力 且平行于OA 2 这种小的局部屈服区 如壳体接管连接处由于局部结构不连续所引起的应力增量中沿厚度非线性分布的应力 相邻孔间的塑性区有逐渐汇合的趋势 20世纪90年代以来 ） 环境保护等带来不可弥补的损失 membrane 高炉在正常工作状态时 T 壳体结构局部弹塑性应力分析时 E——钢材的弹性模量（N/mm 复杂应力状态下的失效准则应采用Von·Mises屈服条件 铁水侧压等产生的环向应力等 m ―次局部薄膜应力P 风口0.05R Von·Mises屈服准则的物理意义 便可得到许用应力S 例如壳体开孔处的孔洞周边 约（1/3）t 炉身与炉腰 本条提出塑性区域的扩展不应大于孔边净间距的1/3 当高炉炉壳连续部位的当量应力远小于钢材的屈服强度时 计算不考虑应力集中 （此处R是该区域内壳体中面的第二曲率半径 第一次加载时 塑性区中的应力沿BC线下降 与R 并受周围弹性材料所包围得到缓和 对于壳体开孔周边更能够反映壳体实际的应力分布情况及壳体内的应力水平 即上下表面屈服时 炉壳厚度计算最为精确的方法 欧盟《非直接接触火焰压力容器 计 它保证在应力循环重复几次后安定到弹性行为 卸载循环中 t——计算部位壳体厚度（mm） 这些应力将重新分布 由疲劳曲线得到 但不包括严重的局部结构不连续或局部热应力区域 不考虑应力集中） 弯曲应力只考虑结构连续区）的许用极限 4732-1995第3.10.1条的使用经验 2）安定性分析 一边受拉 壳体一旦损坏将会酿成重大事故 受弯矩M作用 其孔边平行于拉应力的集中应力等于q的3倍 外表面当量应力的许用极限值取3 分析的综合研究成果 将引起塑性疲劳或塑性变形逐次递增而导致破坏 折合尺寸约27mm～61mm 使结构在较大范围内的应力或应变发生变化 L ≤S 炉腰和炉腹处通常开有许多冷却板（壁）的安装孔 当应力超过钢材的屈服强度时 我国钢铁工业以每年增长600万t～700万t的速度大幅度增长 ＝3S 尚应进行局部弹塑性应力分析 允许的许用应力极限应为2S 外表面当量应力的许用极限值取1.5 壳体在弹性阶段 还有一些螺栓孔和检测孔 材料就屈服 共统计了各设计公司1000m 截面刚度等）乘以相应的折减系数后按连续结构进行分析 （3）大型高炉炉壳风口孔洞边缘应力及塑性区发展的影响因素（周红莲） 在这些连接处 级大型高炉的设计和实践经验 （4）本标准关于当量应力的许用极限取值规定 卸载时 而外加应力状态不同 给人身安全 若不加以限制 s 20世纪80年代以前我国高炉壳体厚度的计算几乎都采用苏联的经验计算公式 一次总体薄膜当量应力（由P 随着外荷载的继续增加 因此 根据数理统计的基本概念 在进行壳体结构的有限元分析时 ［此处R＝（R 壳体所受的荷载复杂 n.k 熔化的铁水等存在 炉喉段和煤气封罩段等 3 炉腹段 L 适应多风口的需要 S 使局部区域的应力显著增加 在压力容器的分析设计中 PL 当采用局部弹塑性应力分析时 l 虚拟应力-应变线为OAB＇ 使壳体总应力分布和变形产生显著的不均匀性 6.2.7 ALK490 的应力作用区沿经线方向延伸的距离不大于1.0 两个超过1.1S 4732-1995分析设计方法相同 与t 外表面当量应力的许用极限值取3 应分别按可能存在的最不利荷载工况进行组合后再进行计算 群孔汇集 t为该区域内的最小壁厚） 塑性区中应力-应变关系按OAB线变化 应进行局部弹塑形应力分析 1）对壳体结构连续部位（远离结构不连续部位 其荷载工况和受力状况十分复杂 并经过了几十年的实践检验证明是可靠的 约（1/3～1/2）t 对炉腰 （3）风口带开孔多且截面削弱很大 在高炉冶炼技术方面 日本《压力容器构造——特定标准》JIS 例如 壳体结构整体弹性应力分析时 2）美国《压力容器建造另一规则》ASME 内 b 形成壳体结构的薄弱点 达到极限状态 对中心开有圆孔 因此 ＋P 2007年的钢产量是4.89亿t b 是广大工程技术人员和科技工作者经过比较 结果如下 在塑性流动过程之中一次总体薄膜应力不会发生重新分布 风口段及铁口框周围局部厚度 6.2.8 第三部分 以Sa或2Sa作为疲劳分析时的控制指标 3 炉内有高温煤气 ≥1.5S 不考虑应力集中） 截面宽度为b 虽然其分布在很小的范围内 高风压发展 对高炉壳体结构的受力状态进行了弹塑性计算分析 鉴于壳体承受荷载工况的复杂性和高炉破坏后果的严重性 △S 或说不再出现渐增的非弹性变形 6.2.7 不考虑应力集中） 皮带通廊端部支点反力和煤气上升管重量等都是通过炉顶刚架和炉体框架传给高炉基础 如果不引起显著变形者也属于此类 炉身 对于全幅度的脉动循环 s 1 基于这种复杂性和重要性 3 L 炉缸 将一次加二次应力强度限制在2σ 第3部分 1 其他区域0.5m （4）铁口开孔边缘等应力集中部位 炉腰 导致内表面产生压应力 如炉顶封板K值为3.60～4.00 壳体与小附件连接处 因此 回归直线是一条已有高炉炉壳壁厚的近似平均值线 即完成还原 筒体与接管以及不同厚度筒体连接处）的弯曲应力 设 并应根据生产过程中在壳体上可能同时作用的荷载进行组合 壳体承受双向应力 另外还起密封作用 高炉壳体结构应采用大型有限元程序分析 炉腹处K值为3.70 m 13445-3-2014 本标准的许用极限确定如下 总体结构不连续的实例 确定各应力强度许用值是依据极限分析 ＋P 仍产生不可限制的塑性流动 改革开放以来 钢板产生塑性变形 为设计温度下的许用应力） 以下同） structural 截面应力呈线形分布 丧失安定后的结构会在反复加载卸载中引起新的塑性变形 高炉壳体的整体应力是遍布于整个壳体的基本应力 这些标准的取值如下 保障壳体结构的整体安全 当量应力的许用极限值取1.0 但因其分布在很小的范围内 炉壳材质为Q345C B 2 重力除尘器的应力循环次数比热风炉更少 壳体承受钟阀式炉顶装料设备的大小料斗和布料器等重量或无料钟炉顶的旋转溜槽部分和中心喉管等重量 高压作用下 由于环向拉应力的作用 风口（1/3）t 中面当量应力的许用极限值取1.5 6.2.4 中面的当量应力限值为1.5S ）/2 往往很难实现 例如 其最大应力为 高炉向大容积 bending 在这些局部区域 （1）大型高炉炉壳整体弹塑性分析（陶修） ＋P 中冶赛迪工程技术股份有限公司与重庆大学合作开展了“1000m ）的上限为σ alt 残余压缩应力的大小与虚拟应力有关 则有限元计算结果会严重失真 填料层 若屈服强度的安全系数取1.5 但从方便与稳妥考虑仍归入一次局部薄膜应力 ）/2 如壳体及其附属物的自重 则以后的加载 此时的壳体结构已经失去承载力 受计算机容量及内存的限制 孔洞边缘应力集中 3 复杂应力状态下的失效准则应采用Von·Mises各向同性硬化法则 6.2.8 8266 当量应力的许用极限值应符合下列规定 控制局部塑性区的范围 有限元分析的精度在很大程度E依赖于单元类型的选择及单元尺寸的大小 当壳体局部弹性虚拟应力满足标准的极限值时 两个方向的比值不同 分析设计标准中取一次弯曲应力（P 但由于其他大部分区域仍然处于弹性范围能有效地控制塑性连通区的发展 高炉壳体由不同直径和不同厚度的锥体组成 应力高度集中 直至破坏 对壳体结构开孔周边的塑性发展及应力重分布 ～5000m ＋Q算得 6.2.2 在弹性分析时 而R 单元的最大边长不宜大于0.15R 中面当量应力的许用极限值取1.0 弹性区力图使塑性区恢复原状 6.2.1 根据弹性理论 这是欧盟分析设计的新的设计方法和最大特点 ≤1.5 6.2.10 6.2 相邻区域仍处在弹性状态 单元的最大边长不宜大于该处壳体厚度 积累了1000m 炉喉与外封板 从中找出最不利内力控制值 本标准的壳体结构均不需要进行疲劳分析 这些荷载将引起竖向应力和环向应力 孔与孔之间 如图12所示 冷却设备的结构形式相适应 2 随着荷载增大 并根据美国《压力容器建造另一规则》ASME 1 约（1/3～1/2）t 这种结构的特点是 风口处K值为5.60 ＋t m 高炉壳体的炉身 气体压力等的共同作用 Ⅷ-2-2019 4732 1）对壳体结构连续部位（远离结构不连续部位 如果单元的最大边长不大于壳体壁厚的5倍时 ≤S 局部薄膜应力和弯曲应力）加二次应力（总体结构不连续处的弯曲应力 局部高应力区由塑性区和弹性区两部分组成 热应力和热疲劳的存在以及砌体的烧蚀和冷却设备的损坏等诸多因素后 在壳体的不同高度上 因此 即σ 会产生过量塑性变形而导致破坏 塑性区便存在了残余压缩应力E（ε 当承受多种荷载工况组合而不能准确判断其控制工况时 与板厚相当 对回归直线进行适当调整 ＝1.5S 8266 对结构总的应力分布和变形无显著影响 应力集中系数也是变化的 通过几座2000m 炉身段 而把理论计算作为一种辅助手段 它保守地保证了防止由极限分析原理所确定的垮塌 ≤S 经济效益 对此段壳体的截面参数（壳体厚度 但因相邻部分之间的约束 stress） 法兰 一般为180mm～350mm 6 在孔边产生局部应力集中 从而在塑性区中出现残余压缩应力 5500 b 并可能因塑性疲劳或大变形而发生破坏（棘轮现象） 一次应力（包括总体薄膜应力 卸载时沿BC线下降 若按弹性应力分布 如果完全按实际开孔情况进行整体有限元建模 一次应力所引起的总体塑性流动是非自限的 甚至超过壳体材料的屈服强度 2）对壳体总体结构不连续部位（壳体转折处 计 冶炼强度的提高和一代炉役寿命的延长 s 若网格划分太大 并对68段壳体厚度与直径进行一元线性回归（图1～图9） BC线变化 membrane 第3部分 如果薄膜应力超过1.1S 算得 设计》EN 由平衡关系可得极限荷载为 高炉壳体应采用自立式结构 则极限荷载下的虚拟应力为 非高度局部性的应力 6.2.5 6.2.2 采用的是英国标准《非直接火焊接压力容器规范》PD 高炉壳体结构的有限元分析应包括整体弹性应力分析 保证结构安定的条件是σ 对理想塑性材料 高度为h 本标准第5.1节推荐选用的钢材都是塑性性能非常良好的钢材 炉体支撑结构由完全自主式发展到大框架自立式体系 但目前的能力尚不能实现 则此应力作用区可以认为是局部薄膜应力 6.2.10 3 在C点发生反向压缩屈服而到达D点 即反复出现拉伸屈服和压缩屈服 根据公式可以初步确定炉壳厚度 铁口处0.15R～0.18R 采用大端直径 本标准给出的当量应力许用极限值 壳体上开有1m以上的风口数十个 3 但循环次数也较少 （2）确定许用应力强度极限的理论依据 中冶赛迪工程技术股份有限公司和重庆大学开展了以下专项分析 Ⅷ-2-2019中也有类似的免做疲劳分析的筛分准则 固定冷却设备 L 5500