4.2　强度理论

ASME规范始于20世纪初，当时对强度设计尚未多关注材料性能和强度理论的匹配，就采用了最大主应力即第一强度理论。随后，直到现在，虽然知道最大主应力理论和延塑性较好的材料不甚相符，但为避免做较多的改动，且一般来说，规范都采用薄板和薄壳理论，即仅计及组件的两向应力而未计及第三向应力，在此情况下，采用第一强度理论和采用第三强度理论所得的当量应力是相同的，所以长久以来Ⅷ-1仍然采用最大主应力理论。

从总体上说，虽然ASME Ⅷ-1采用最大主应力理论，即把由薄板、薄壳无力矩理论导得的最大主应力限于材料许用应力下确定元件厚度，且乍看似仅考虑了防止过量的弹性失效方式，但考虑到实际存在的结构不连续，即由有力矩理论导得的边缘应力，所以在其UG-23（c）节中提及：按规范规则计算出的容器壁厚应这样来确定，对于规范在UG-22节所列载荷产生的一次应力和容器在正常操作预期要同时发生的各种载荷的任意组合，由此引起的最大总体一次薄膜应力不超过最大拉伸许用应力值，除非有特别的规则限制。例如法兰连接中的铸铁，各种载荷所引起的横截面厚度上的最大一次薄膜应力加上一次弯曲应力的组合不应超过最大拉伸许用应力的1.5倍。考虑到根据这些规则设计和制造的容器可能存在高的局部性的不连续应力，在可能范围内，已根据实践经验列出了详细的设计规则，将此应力限制到与实际经验吻合的安全水平。并在UG-23（d）节中规定：对于压力和如风、地震等偶然性载荷组合的情况，则可将其总体一次薄膜应力限于1.2倍材料许用应力；在UG-23（e）节则更明确规定，对于涉及厚壁壳体（即要计及垂直于壳体内表面的第三向应力，并计及应力沿壁厚不均匀分布时），所以计及三向应力而导得和ASME Ⅷ-2第4篇相同的壁厚设计式，而对管壳式换热器等设计时，则已直接列出了按应力分析设计方法导出的一次加二次应力限制在Sps范围内，其中Sps=3S或2Sy的较大值，详见本书第21章21.5.4小节的安定性原理分析。

由此可见，ASME Ⅷ-2相对ASME Ⅷ-1而言，属于压力容器建造的另一规则，两者在基本原则上相同，但前者比后者的安全系数低，允许用的材料较少，所计及的失效模式更多，编写更为细致、具体化，即“档次”较高，而后者则比较粗略、简单化，“档次”较低，但除具体的疲劳分析和热应力棘轮外并非没有全面考虑可能存在的各种失效方式。