弹性失效为准则的规则设计方法

规则设计主要是以弹性失效为准则、平均应力为基础而制定设计规范的。其设计公式可以从弹性理论推导出来，在进行设计时，只考虑静载荷的作用。根据这些设计公式能确定压力容器内压圆筒和内压球壳、外压圆筒和外压球壳、封头、开孔和开孔补强及法兰等部件中平均应力的大小，只要此应力值限制在弹性许用值范围内，则压力容器设计的部件便是安全的。

现在，规则设计仍然是设计中常用方法，最大许用压力和最大许用温度在整个设计中起主导作用，或者说最大许用压力和最大许用温度是一对关键值。而在这种方法中，对疲劳和其他载荷作用影响的研究很少，需要另行处理。

规则设计方法的优点：简便易行，使用经验成熟。主要缺点：不够精确，考虑不够全面。对压力容器部分的受力及它们对容器强度的影响缺乏精确、深刻的分析，单纯在设计中采用较高的安全系数，试图以此来保证容器的安全可靠，没有区分薄膜应力与其他局部应力、温差引起的热应力等对强度的不同影响，片面地认为无论是整体应力还是局部应力，只要达到屈服极限，整个容器就会失去了正常的工作能力。但实际上，当局部应力达到屈服极限时，容器其他大部分区域的应力远远低于这一数值。(www.xing528.com)

以薄壁圆筒为例，设计时只考虑薄膜应力，至于局部区域（筒体与端盖的连接部分或支承部分等处）的局部应力、温度或压力的波动引起的交变应力、材料中因存在裂纹引起的峰值应力等，都没有做详细分析，在设计时，对这些应力大都不予考虑，或只做粗略的局部加强。为了保证容器的安全运转，一般都采用较高的安全系数。这种不分主次，单纯地依靠提高安全系数来保证容器安全的方法，使容器绝大部分材料的潜力不能得到利用，是不经济、不合理的。

随着科学技术的进步，石油化学工业的发展与原子能工业的兴起，压力容器的尺寸越来越大，操作条件也越来越苛刻。其不仅要承受高压，有时伴随着高温或低温，有时载荷或温度还可能产生较大的波动。如果仍按常规的用单纯提高安全系数或加大壁厚的办法进行设计，显然不是最经济合理的。此外，有时壁厚的增加还起了相反的效果（如厚壁容器的温差应力将随壁厚的增加而有所增大），甚至因掩盖了问题的实质（裂纹）而隐藏着灾难性的后果，所以，人们有必要对容器设计中的这些在弹性失效设计观点中没考虑的问题进行深入细致的研究和探讨。将容器在各种条件下的应力状况进行分类，然后按各类应力的不同性质和特点，具体、有针对性地规定其许用应力范围，以达到既可以保证容器在各种复杂条件下工作的安全可靠性，也做到合理使用材料的目的。这就是压力容器应力分析设计的总体思想。