編號
畢業(yè)設計（論文）
相關資料
題目： 過濾器的設計及運動仿真
信機 系 機械工程及自動化專業(yè)
學 號：
學生姓名：
指導教師：
目 錄
一、畢業(yè)設計（論文）開題報告
二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文
三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表”
四、實習鑒定表
畢業(yè)設計（論文）
開題報告
題目： 過濾器的設計及運動仿真
信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)
學 號：
學生姓名：
指導教師：
課題來源
該課題來源于石油化工、食品、醫(yī)藥等領域?qū)﹄s質(zhì)過濾效率和生產(chǎn)成本的開發(fā)需求。
科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等）
一、科學意義
目前，我國很多企業(yè)使用傳統(tǒng)過濾器，這種過濾器在過濾持續(xù)過程中，過濾面積小使得液體中固態(tài)雜質(zhì)被過濾元件表面，過濾效率下降。
復合型袋式精細過濾器與普通過濾器相比，在同樣殼體、容積的情況下，該過濾器過濾面積相對大60%以上，這樣裝置運行周期長，停車時間短，有效降低運行成本；在相同處理量的情況下，該過濾器過濾面積較普通過濾器大，意味著設備容積就可以做小，可以節(jié)省設備投資20%以上，有效降低設備的制造成本。傳統(tǒng)的過濾器生產(chǎn)能力低，使用周期短，生產(chǎn)成本高。因此需要對此裝置進行改進與創(chuàng)新，提高使用周期，減少停車次數(shù)，能夠提高生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。
2、 國內(nèi)外研究情況、水平和發(fā)展趨勢
近年來國內(nèi)外研制了各式各樣的過濾器，產(chǎn)品的用途和性能都不同。目前就我國的高效空氣過濾器市場需求量已接近每年10萬臺，占國際市場的2%~4%，市場份額大。六十年代，我國一些科研部門對精密過濾器進行了小規(guī)模的試驗和應用，但基本上沒有形成工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)能力。70年代末期，上海醫(yī)藥工業(yè)研究院等單位對精密過濾器進行了教系統(tǒng)的研究。迄今為止，國內(nèi)已有了商品化的精密過濾器，其中生產(chǎn)最多的品種是混合纖維素濾膜。
新型復合袋式過濾器采用新型過濾元件，該元件是由二個高性質(zhì)的同心圓筒，使用獨特的制造工藝制作成一個封閉的濾筒和濾袋。過濾面積大、納污容量強、按國際通用的美國GAF標準的濾袋就擴大了60%的過濾面積。
3、 應用前景
復合袋式過濾器廣泛應用于石油化工、精細化工、化纖、制藥、石墨、食品、飲料及雙氧水等方面的過濾。過濾精度從1至1000μm,處理量從1至1000m3/h的液體過濾。
研究內(nèi)容
該新型復合袋式過濾器根據(jù)工作壓力，溫度等因素設計相應的型號，工作介質(zhì)進入新型復合式過濾袋內(nèi)，從過濾的兩面進入容器內(nèi)，然后流出濾器，過濾下來的殘留物留在過濾袋內(nèi)部。工作一段時間后，濾袋外表面形成濾餅造成差壓，當達到設定差壓時，應停止工作，進行清洗。該器械在國內(nèi)為高端技術(shù)產(chǎn)品，并有著廣泛的應用。
根據(jù)設計要求，運用二維、三維建模軟件進行設計,完成總裝配,并對總體機構(gòu)進行運動仿真。設計出比較合理的加工工序和工藝方案及繪制工序圖，用軟件對此機器繪制零件圖并裝配。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析
1、 研究方法、技術(shù)路線、實驗方案
通過閱讀有關資料、文獻、收集、篩選、整理課題研究所需要的有關數(shù)據(jù)、理論依據(jù)，綜合運用所學理論研究論文課題。進一步加強軟件學習，為三維設計與運動仿真打下良好的基礎。了解熟悉SW6-1998.V6.0過程設備強度計算軟件,零部件計算程序可單獨計算最為常用的受內(nèi)、外壓的圓筒和各種封頭，以及開孔補強、法蘭等受壓元件，也可對HG20582-1998《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》中的一些較為特殊的受壓元件進行強度計算。
2、 可行性分析
通過對論文課題的學習研究達到鞏固、擴大、深化已學理論知識、提高思考分析解決實際問題等綜合素質(zhì)的目的。并對三維設計軟件和SW6-1998.V6.0過程設備強度計算軟件更深層次的學習鞏固。
研究計劃及預期成果
研究計劃：
2012年11月23日-2012年12月25日：按照任務書要求查閱論文相關參考資料，填寫畢業(yè)設計開題報告書。
2012年12月26日-2010年1月10日：填寫畢業(yè)實習報告。
2013年1月11日-2013年1月25日：按照要求修改畢業(yè)設計開題報告。
2013年1月26日-2010年2月10日：學習并翻譯一篇與畢業(yè)設計相關的英文材料。
2013年2月11日-2013年4月11日：對SW6-1998.V6.0過程設備強度計算軟件的學習研究，確定過濾器的型號，設計計算設備參數(shù)，完成整體設計計算。
2013年4月12日-2013年4月20日：運動仿真計。
2013年4月21日-2013年5月15日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。
預期成果：
符合壓力容器設計標準，得到合理的設計數(shù)據(jù)，完成整體設計參數(shù)，并能完成運動仿真，分析運動特征。
特色或創(chuàng)新之處
1、使用快開設計，密封性能好，濾袋更換方便。
2、介質(zhì)通量大，壓降低，設備體積小，投資省。
3、過濾面積大，納污量強，濾袋更換周期長。
已具備的條件和尚需解決的問題
已經(jīng)初步具備二維設計的基礎知識，運用AutoCAD可以完成。已經(jīng)了解了新型復合袋式過濾器的結(jié)構(gòu)和基本功能以及整體的裝配過程，并能完成整體計算?，F(xiàn)在需要對SW6-1998.V6.0過程設備強度計算軟件的深入學習，對三維建模與運動仿真的設計把握還不夠。
指導教師意見
指導教師簽名：
年 月 日
教研室（學科組、研究所）意見
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見
主管領導簽名：
年 月 日
英文原文
The Achievements on the Technology of the Pressure Vessels
Abstract Recently European and U.S have issued their pressure equipment codes. Especially in the pressure vessel code, The EN 13445 from European and the ASME VIII-2 2007 from U.S significantly changed the technical contents and hand out the new design model and the methods on the foundation of a grand scale research.
Key Words Pressure Vessels Technology Progress
A. Introduction
Now the whole world has entered a period of economy globalization. Standard internationalization is an inexorable trend of economic globalization. The characteristics of development trend of current standard technology are as follows:
1. Design method against failure mode;
2. Widely application of computer technology;
3. More economic construction methods;
4. Technical specification which reflected comprehensive construction technology;
5. More wide application range of product specification.
6. To seek national competitive capacity in international trade.
B. Development in Pressure Vessel Design Technology
1. Technology Development in Materials Used for Pressure Vessels
In recent years, It is obvious, that the pressure vessel products are getting larger and larger and with high technical references. Nowadays, the main research achievement and technical progress in pressure vessel materials are as follows:
2. Development in Design Technology
Modern structure design for pressure vessel is getting rid of the traditional concept step by step, to reflect the design concept with can satisfy technology requirement. In the view of failure mode, under the prerequisite of safety, actual result, safety and economic benefit are combined harmoniously.
(1)Design Method in Accordance With Failure Mode:
Synthesizing the technical standard of main industrial countries in the world, consulting the content of European standards, the international standard ISO 16528 classifies the common failure modes of boilers and pressure vessels into 3 classes and 14 kinds, that clearly defines the design technical application concept against failure modes:
Short term failure modes:
l Brittle fracture
l Ductile rupture
l Leakage at joints due to excessive deformations
l Crack formation or ductile tearing due to excessive local strains
l Instability– elastic, plastic or elastic-plastic
Long term failure modes:
l Creep Rupture
l Creep - excessive deformations at mechanical joints or resulting in unacceptable transfer of load
l Creep instability
l Erosion, corrosion
l Environmentally assisted cracking e.g. stress corrosion cracking, hydrogen induced cracking, etc
Cyclic failure modes:
l Progressive plastic deformation
l Alternating plasticity
l Fatigue under elastic strains (medium and high cycle fatigue) or under elastic-plastic strains (low cycle fatigue)
For pressure equipment standard, at least the following failure modes must be considered in definition of design criterion and methods:
l Brittle fracture
l Ductile rupture
l Leakage at joints
l Elastic or plastic instability
(2)Complicate Constitutive Relationship and Structure
Along with the rapid development of computer capacity, now the pressure vessel design technology already can solve the problems about very complicate constitutive relationship or engineering with complicate structure. such as:
l Materials with different specification in different direction: composite materials, fiber winding pressure equipment;
l Combined structure analysis design: closed structure combined by flanges, gaskets and bolts, contact of multilaminate shells;
l Buckling and back buckling of complicate structure: stability analysis of large poles and combined structure of shell;
l Dynamic response of combined structure: earthquake response, piping vibration fluid inducting vibration, etc.
(3) Large-Scale Numerical Value Analysis
Traditional computer aided design (CAD) has already transited into Computer aided engineering (CAE) step by step.
(4) Analysis of Multi-Physical Field Coupling
For modern pressure equipment, the interaction between fluid and solid must be solved exactly, at the same time, thermal analysis and impact analysis are indispensable technical methods. Therefore, the following problems must be solved too:
l Coupling of fluid and solid: large vessels, transportation tanks, flowing inside piping
l Multi phase flowing: boiler combustion, combustion and reflection of fluidized bed
l Heat transfer and medium: plate heat exchanger, efficiency of column plate, efficiency of distributor.
l Impact load: water-hammer phenomenon, impact
(5) Method to Change Safety Coefficient
In order to increase the competition of home made products, it is a universal trend for countries and regions all over the world to decrease the safety coefficient. The US standard (ASME) and European unified standard for pressure vessels (under making) also decreased relative safety coefficient. In ASME Code Sec. VIII Div. 1 (2007 edition) nb has been decreased to 3.5 from 4.0. And in ASME Code Sec. VIII Div. 2 (2007 edition) nb has been decreased to 2.4 from 3.0[4]. While the minimum value of nb in European unified standard for pressure vessels is 1.875. In Chinese new edition of Safety Technology Supervision Rules for Pressure Vessel , safety coefficient has been decreased to 2.7. from 3.0[5], safety coefficient nb designed in accordance with analysis design method has been decreased to 2.4 from 2.6, the relative technical standard GB 150 and JB 4732 will be adjusted too.
(6) Structure Change Due to Safety Concept
In modern pressure vessel design, the designers have to consider not only safety and technology requirement but also environment protection and saving resources.
C. Developing Trend of International Pressure Equipment Standard Technology
The developing trend of international pressure equipment standard technology has the following feathers:
1. Coordination between Technical Rules and Technical Standards:
State technical rules are mandatory rules established by the government to guarantee the safety of pressure vessels products, products within its jurisdiction have to obey its safety principles, while technical standards are recommended, they stipulate relative technical index for products quality to guarantee the safety of pressure vessels products. but the technical index stipulated by the standards must be in accordance with safety principles of the rules. Technical standards may be used to guide design, construction, inspection and acceptance of pressure vessels, they are the platform of technical assessment between pressure vessel product construction and trade.
2. Research for Basic Properties of Pressure Vessel Materials:
(1) Low Temperature Impact Properties: to research the laws of materials low temperature impact properties influenced by materials size, conditions, thickness and stress state, to arise the determining method of allowed lowest design metal temperature (MDMT) for Chinese technical standard in accordance with the performance of Chinese materials and rules of breaking mechanics
(2) Chart for Determining Shell Thickness of Components under External Pressure: to study stress-stain relationship of pressure vessel materials in common use., to establish calculating method tangential elastic modulus of materials in plastic phase, to arise charts for determining shell thickness of components under external pressure
(3) Testing Technology for Materials Properties of Micro Samples: to establish testing center for micro samples, to study visual technology for small punch test, micro sample test as well as test process, to provide technical support for safety evaluation and life analysis of pressure vessels
3. Study for Design Method of Pressure Vessels
(1) Failure Mode: to study the pressure typical failure mode of pressure vessels as well as its mechanism and criterion; to establish design rules in the base of failure mode; to guarantee intrinsic safety of pressure vessels;
(2) Design Method based on Failure Mode: to arise calculation method for plastic collapse load of pressure vessels with complex structure against five main failure mode as general plastic deformation failure, increasing plastic deformation failure, out of static failure, fatigue failure and static balance failure with consideration of thermal load, mechanical load , varied load and their combination; to make known the relationship between partial failure stain and stress; arise sub-safety coefficient; to establish design evaluation method for pressure vessels on the base of failure modes;
(3) Design Method for Sealing Structure on the Base of Leakage Rate: to study design method of large diameter and high pressure, evaluation method for sealing effectiveness of sealing structure and design method for sealing structure on the base of leakage rate.
(4) Digital Design Method for Pressure Vessels without Life Limit: to establish simulating center of pressure vessels; through study for simulation of structure and materials properties , coupling (inter-action of fluid-structure, soil-structure –fluid ), extend pressure vessel operation from normal operation to safety operation with high efficiency in its life without limit (comprehensive consideration of construction, manufacture, operation, maintain abandon); to increase creating design capacity and technical lever of pressure vessels; to decrease testing times; to speed up development of pressure vessels;
4. Study for Key Technology of Pressure Vessel Manufacture
(1) Welding: to study forecasting and control methods of residual stress; method of defect inspection, evaluation and control;
(2) Heat Treatment: To study materials and equipments performance regulation effected by heat treatment; to establish forecasting, inspecting and evaluating methods for heat treatment effect, through systematic study in creating mechanism, inspecting method and decreasing method of residual stress.
5. Study of Pressure Vessels Made of Special Materials
(1) Pressure Vessels Made of Composite Materials: to study properties of composite materials，design and inspecting methods of pressure vessels made of composite materials;
(2) Pressure Vessels made of special Materials: to study technology of design, heat treatment, welding, structural optimization and quality control of pressure vessels made of special materials, such as biphase stainless steel, nickel base alloy, zirconium, stainless steel with nitrogen, etc.
6. Pressure Vessels Inspection Based on Failure Mode
(1) Study Forecasting and Inspecting Methods for complex fluid corrosion of High Temperature and High Pressure Vessels: mechanism and forecasting method of for complex fluid corrosion of High Temperature and High Pressure Vessels; live diagnosis and supervision of fluid corrosion; optimization technology of periodic inspection based on forecasting of fluid corrosion
(2)To Study degrading process, regulation, mechanism and inspection of materials servicing under extreme conditions such as high temperature, high pressure, multi-phase fluid Materials, neutron irradiation etc as well as its life forecasting technology.
7. To study further technical index of Chinese materials, design calculation methods, manufacture and inspection requirements, especially for accumulation and contrast of basic properties. To win standards international mutual recognition.
中文譯文
壓力容器技術(shù)進展
摘 要：近期歐洲和美國相繼頒布了新的承壓設備標準，特別是在壓力容器領域，歐洲的EN13445[1]和美國的ASME VIII-2 2007[2]全面整理和改編了原有的技術(shù)內(nèi)容，在大規(guī)模研究的基礎上提出了全新的壓力容器建造理念和設計方法。本文將簡要介紹目前壓力容器技術(shù)的技術(shù)進展，同時討論我國壓力容器設計技術(shù)領域的發(fā)展方向和需要深入研究的課題。
關鍵詞：壓力容器 技術(shù) 進展
一、引言
世界已經(jīng)進入了經(jīng)濟全球化的發(fā)展時期，經(jīng)濟全球化的一個必然趨勢是標準的國際化。隨著國際資本進入中國建設大型工程裝置和國內(nèi)企業(yè)擴大生產(chǎn)裝置能力，國際化的工程項目給我國的壓力容器行業(yè)帶來了國際上最先進的技術(shù)和管理模式，已經(jīng)不可避免地給我國的壓力容器行業(yè)提出了國際競爭,建造大型和高參數(shù)壓力容器的機會與挑戰(zhàn)。
事實上這些裝置的建設需求是壓力容器行業(yè)發(fā)展的動力，是發(fā)展我國壓力容器行業(yè)的最好時機，也是和世界先進技術(shù)和管理方式融合的最好時機。因此研究壓力容器建造技術(shù)和使用最先進的技術(shù)手段，提高國家的整體國際競爭力是目前行業(yè)關注的焦點。
壓力容器是一個涉及多行業(yè)、多學科的綜合性產(chǎn)品，其建造技術(shù)涉及到冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測、安全防護等眾多行業(yè)。隨著冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術(shù)的不斷進步，特別是以計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在世界各國投入了大量人力物力進行深入的研究的基礎上，壓力容器技術(shù)領域也取得了相應的進展。為了生產(chǎn)和使用更安全、更具有經(jīng)濟性的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設計、制造、焊接和檢驗方法已經(jīng)和正在不同程度地為新技術(shù)、新產(chǎn)品所代替，而冶金、機械加工、焊接和無損檢測等壓力容器相關行業(yè)的技術(shù)進步，是壓力容器行業(yè)整體技術(shù)水平提高的前提條件。
技術(shù)發(fā)展的動力在于經(jīng)濟的競爭。經(jīng)濟全球化和激烈的競爭使得世界各國必須考慮壓力容器的安全性和經(jīng)濟性的和諧統(tǒng)一，因此新的設計、建造方法不斷出現(xiàn)，對壓力容器的技術(shù)研究也在不斷深入。
當前壓力容器技術(shù)的發(fā)展趨勢有如下特點：
1. 針對失效模式的設計方法；
2. 計算機技術(shù)的廣泛應用；
3. 更經(jīng)濟的設計、制造方法；
4. 體現(xiàn)綜合建造技術(shù)的技術(shù)要求；
5. 更廣的標準適用范圍；
6. 謀求在國際貿(mào)易中的國家競爭力。
本文重點討論設計技術(shù)的進展，結(jié)合我國的現(xiàn)狀，提出關于標準技術(shù)的研究方向。希望行業(yè)內(nèi)能夠充分重視我國在設計技術(shù)上與先進國家的差距，提高設計水平，提高全行業(yè)的國際競爭力。
二、壓力容器設計技術(shù)進展
1 、壓力容器用材料的技術(shù)進展
近年來壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢日益明顯，千噸級的加氫反應器、二千噸級的煤液化反應器、一萬立方米的天然氣球罐、大直徑的長輸管線和超超臨界動力鍋爐等已經(jīng)在我國大量應用，壓力容器在電力、石油化工、核工業(yè)、煤化工等領域中的應用場合也日益苛刻。因此，耐高溫、高壓和耐腐蝕的壓力容器用材料的研制與開發(fā)一直是壓力容器行業(yè)所面臨的重大課題。
對此，各國均投入了大量的人力物力從事相關的研究工作。目前，壓力容器用材料的主要研究成果和技術(shù)進步表現(xiàn)在以下幾個方面：
l 材料的高純凈度：冶金工業(yè)整體技術(shù)水平和裝備水平的提高，極大地提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學性能指標，提高了壓力容器的整體安全性。歐洲和我國的標準EN 10028、GB/T 713、GB 19189都提出了更嚴格的要求；
l 新材料的不斷出現(xiàn)、復合材料的使用：ASME Codecase 2390-2規(guī)定了復合增強材料容器的結(jié)構(gòu)設計制造檢驗要求。但僅僅是不完整的設計方法，沒有包含任意纏繞角度的設計方法。
l 材料的介質(zhì)適用性：針對各種腐蝕性介質(zhì)和操作工況，已研究開發(fā)出超級不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應用條件，給設計者以更多選擇的空間，為長周期安全生產(chǎn)提供了保證；
l 材料的應用界限：針對高溫蠕變、回火脆化、低溫脆斷所進行的研究，規(guī)定材料的氣體含量、J系數(shù)、X系數(shù)，準確地給出材料的應用范圍。
l 更高強度材料的應用：在設備大型化的要求下，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)無法解決諸如 3 萬立方米天然氣球罐、鋼廠的大型球罐、 20 萬立方米原油儲罐、大口徑管線以及超高壓容器的選材問題。目前 σ b ≥ 800MPa 的高強容器材料和X80~X100的高強管線用材料的應用正在引起國內(nèi)研究人員的廣泛關注。
l 深入研究材料的適用范圍，如美國在確定材料低溫界限的研究中，利用材料的沖擊試驗取得的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，與斷裂力學的評價指標關聯(lián)，最終得到相對合理的材料低溫界限。
l 為了進行計算機數(shù)值分析，提出了材料相關性能的數(shù)學表達關系，為今后的結(jié)構(gòu)數(shù)值分析奠定了基礎。
2、設計技術(shù)進展
現(xiàn)代的壓力容器結(jié)構(gòu)設計正在逐步擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛，體現(xiàn)真正滿足工藝要求的設計理念，追求實效性、安全性和經(jīng)濟性的和諧統(tǒng)一。在信息時代的今天，計算機技術(shù)應用已經(jīng)滲透到壓力容器行業(yè)的每一個領域。計算機軟、硬件的每一個進步都極大地影響著壓力容器行業(yè)的技術(shù)進展。
（1） 以失效模式為依據(jù)的設計方法：
ISO 16528[3]綜合世界主要工業(yè)國家的技術(shù)標準規(guī)定，參照歐洲標準的內(nèi)容，針對鍋爐和壓力容器常見的失效形式，在標準中將其歸類為三大類、14種失效模式，明確了針對失效模式的設計技術(shù)應用理念：
短期失效模式（Short term failure modes）：
l 脆性斷裂（Brittle fracture）
l 韌性斷裂（Ductile rupture）
l 超量變形引起的接頭泄露（Leakage at joints due to excessive deformations）
l 超量局部應變引起的裂紋形成或韌性撕裂（Crack formation or ductile tearing due to excessive local strains）
l 彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)（垮塌）（Instability– elastic, plastic or elastic-plastic）
長期失效模式（Long term failure modes）
l 蠕變斷裂（Creep Rupture）
l 蠕變-在機械連接處的超量變形或?qū)е虏辉试S的載荷傳遞（Creep - excessive deformations at mechanical joints or resulting in unacceptable transfer of load）
l 蠕變失穩(wěn)（Creep instability）
l 沖蝕、腐蝕（Erosion, corrosion）
l 環(huán)境助長開裂如：應力腐蝕開裂、氫致開裂（Environmentally assisted cracking e.g. stress corrosion cracking, hydrogen induced cracking, etc）
循環(huán)失效模式（Cyclic failure modes）：
l 擴展性塑性變形Progressive plastic deformation
l 交替塑性Alternating plasticity
l 彈性應變疲勞（中周和高周疲勞）或彈-塑性應變疲勞（低周疲勞）Fatigue under elastic strains (medium and high cycle fatigue) or under elastic-plastic strains (low cycle fatigue)
l 環(huán)境助長疲勞Environmentally assisted fatigue
對于壓力設備標準，在確定設計準則和方法中至少要考慮如下失效模式：
l 脆性斷裂（Brittle fracture）
l 韌性斷裂（Ductile rupture）
l 接頭泄露（Leakage at joints）
l 彈性或塑性失穩(wěn)（Elastic or plastic instability）
l 蠕變斷裂（Creep rupture）
（2） 復雜本構(gòu)關系和結(jié)構(gòu)
隨著計算機能力的飛速發(fā)展，壓力容器設計技術(shù)已經(jīng)可以解決具有高度復雜本構(gòu)關系或者復雜結(jié)構(gòu)的工程問題如：
l 各向異性的材料：復合材料、纖維纏繞容器；
l 結(jié)構(gòu)組合分析設計：法蘭、墊片和螺栓組成的密封結(jié)構(gòu)、多層殼體的接觸問題；
l 復雜結(jié)構(gòu)的曲屈和后屈曲：大型桿、殼組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析；
l 組合結(jié)構(gòu)的動力響應：地震響應、管道振動，流體誘導振動等。
（3） 大規(guī)模數(shù)值分析
傳統(tǒng)的計算機輔助設計（CAD）已逐步過渡到計算機輔助工程（CAE）。隨著計算機能力的不斷增強和分析手段的日益多樣化，設計者在結(jié)構(gòu)設計階段就可以預見到諸如焊接過程中所產(chǎn)生的殘余應力、設備組裝和運輸過程中可能會出現(xiàn)的碰撞等問題，并在設計階段消除這些問題，分析設計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計已經(jīng)逐漸為設計者所掌握。
計算機硬件技術(shù)：技術(shù)發(fā)展方向的大型計算機、多CPU并行計算系統(tǒng)。計算軟件全面發(fā)展，針對強度、變形、穩(wěn)定性、多物理場、流體、爆炸模擬仿真、碰撞模擬仿真等應用，出現(xiàn)了一批商業(yè)化的工程軟件。
現(xiàn)代軟件是集功能完整性、技術(shù)先進性與易學易用性于一體的高端通用機械分析軟件，以結(jié)構(gòu)力學分析為主，涵蓋線性、非線性、靜力、動力、疲勞、斷裂、復合材料、優(yōu)化設計、概率設計、熱及熱結(jié)構(gòu)耦合、壓電等機械分析中幾乎所有的功能。在特種設備的強度分析方面應用廣泛，其中的電磁和聲學計算功能可用于特種設備的無損檢測方法仿真研究。
（4） 多物理場耦合分析
現(xiàn)代壓力容器需要精確地解決流體和固體之間的相互作用問題，同時熱分析和沖擊分析也是不可缺少的技術(shù)手段。所以也要解決如下問題：
l 流固耦合問題：大型容器、移動容器、管道內(nèi)流動
l 多相流問題：鍋爐燃燒、流化床燃燒和反應
l 傳熱和傳質(zhì)問題：板式換熱器、塔板效率、分配器效率
l 沖擊載荷：水錘現(xiàn)象、撞擊
（5） 變設計安全系數(shù)的方法
為了增加本國產(chǎn)品的競爭性，降低安全系數(shù)是目前世界各國和地區(qū)壓力容器標準的普遍傾向，美國（ ASME ）和歐洲統(tǒng)一壓力容器標準（正在制訂中）均降低了相應的安全系數(shù)，美國ASME VIII-1 2007將 n b 由 4.0 降為 3.5 ，ASME VIII-2 2007 n b 由 3.0 降為 2.4[4]，歐洲統(tǒng)一壓力容器標準的 n b 最小值為 1.875 。我國新版容規(guī)將常規(guī)設計的安全系數(shù)由3.0降為2.7[5]，按分析設計方法設計的安全系數(shù) n b 由2.6降為 2.4 ，相應的技術(shù)標準GB150和JB4732也將做出調(diào)整。傳統(tǒng)的降低安全系數(shù)的前提條件是：
l 結(jié)構(gòu)分析設計水平的提高；
l 制造經(jīng)驗的積累和制造技術(shù)水平的提高；
l 更嚴格的材料技術(shù)要求；
l 更科學的質(zhì)量保證體系。
在設計技術(shù)和制造水平協(xié)調(diào)一致的今天，研究成果已經(jīng)證實，安全系數(shù)的降低并不直接影響安全性。標準應該根據(jù)實際工況和設計條件的差異、設計計算的精確程度、材料、計算方法、制造質(zhì)量、檢驗的綜合可靠性，考慮風險工程的能量、后果、人的因素，確定相應的設計裕量。
（6） 安全理念所導致的結(jié)構(gòu)變化
現(xiàn)代壓力容器的設計不僅要考慮安全和滿足工藝要求，還要考慮環(huán)保和節(jié)約資源的要求。
l 突破傳統(tǒng)的埋地壓力容器:設計壓力低、消防間距小、失效模式主要要考慮土壤腐蝕；
l 體現(xiàn)環(huán)保要求的雙層埋地容器，可以實現(xiàn)遠距離實時監(jiān)測；
l 由于高參數(shù)所研發(fā)的容器：復合材料、纏繞容器
三、國際壓力容器標準技術(shù)發(fā)展趨勢
國際壓力容器標準技術(shù)的發(fā)展方向有以下特點：
l 趨同性：信息技術(shù)的高速發(fā)展，使世界范圍內(nèi)的先進技術(shù)迅速普及，圍繞壓力容器技術(shù)發(fā)展的技術(shù)標準也必然為技術(shù)的使用者所接受，因此世界范圍內(nèi)的壓力容器技術(shù)要求正在向統(tǒng)一的方向發(fā)展。特別在設計方法、焊接和無損檢測等技術(shù)領域，統(tǒng)一要求的趨向明顯。國際標準化組織正在深冷容器和移動容器以及承壓設備材料等方面開展工作，區(qū)域性的標準互認已經(jīng)開始。
l 區(qū)域性：由于歷史的原因和貿(mào)易區(qū)域的原因，目前已經(jīng)形成了以北美國家、以日本為代表的亞洲國家所形成的ASME體系和歐洲的PED及其協(xié)調(diào)標準體系的區(qū)域性格局。兩個體系的競爭日益激烈，目的在于占領國際市場份額。
l 相容性：盡管世界上的各國的技術(shù)標準的技術(shù)內(nèi)容和具體技術(shù)指標不完全相同，但各國都把自己的標準與其它國家標準相容作為目標，以實現(xiàn)標準的互相認可和促進貿(mào)易的發(fā)展。ASME在1999年進行一個研究項目，對PED進行徹底分析，并將PED的ESR與VIII-1對設計、建造和行政管理的要求進行系統(tǒng)的比較，證明ASME標準增加一些內(nèi)容以后就可以滿足PED的要求。法國和美國也在開展采用本國的壓力容器標準來滿足中國安全基本要求的研究工作。
l 貿(mào)易性：標準是國際貿(mào)易規(guī)則的組成部分和貿(mào)易糾紛仲裁的重要依據(jù)，主宰國際標準將有利于獲得巨大的市場份額和經(jīng)濟利益實施國際標準化戰(zhàn)略的實質(zhì)是爭奪國際市場的控制權(quán)。
l 經(jīng)濟性：技術(shù)標準的總體發(fā)展方向是降低安全系數(shù)、提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源和資源，實現(xiàn)產(chǎn)品安全和經(jīng)濟性的和諧統(tǒng)一。重點強調(diào)國家產(chǎn)品的國際競爭性。
四、壓力容器設計技術(shù)發(fā)展方向
在壓力容器設計技術(shù)高速發(fā)展的今天，我們必須充分認識我國的壓力容器設計技術(shù)的現(xiàn)狀，從標準技術(shù)和裝備能力、綜合環(huán)境因素等方面系統(tǒng)分析和客觀評價我們的優(yōu)勢和劣勢，實現(xiàn)壓力容器產(chǎn)品設計技術(shù)水平的國際化接軌。因此要重點解決如下問題：
1、 技術(shù)法規(guī)和技術(shù)標準之間的相互協(xié)調(diào)：
國