孫愛玉

摘 要：近幾年，我國的經濟水平在不斷提高，我國的科技水平也在一直提高，對壓力容器的強度要求及其載荷的測試水平也在不斷提高。根據(jù)在實際生產中測試得到的數(shù)據(jù)分析，壓力容器的強度與幾何尺寸都受到多種因素的影響。所以將可靠性方法引入到壓力容器的設計中十分有必要。本文對可靠性方法在壓力容器設計中的具體應用做出了描述和探討。

關鍵詞：可靠性方法；壓力容器設計；應用；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.028

0 前言

我們平時一提起“可靠性”往往會聯(lián)想到比如“堅固牢靠”、“經久耐用”等詞語，這些詞語都反映了可靠性的重要性。壓力容器的應用十分廣泛，例如，石油化工設備、國防軍工裝備、核動力設施等等，這些應用都與國家利益與社會利益有著緊密的聯(lián)系，因此，壓力容器可靠性的研究十分重要，不僅是設備平穩(wěn)運行的保障，更能保證社會經濟平穩(wěn)健康的發(fā)展。

1 什么是可靠性

可靠性是指一件產品，在用戶使用的過程中，在一定時間內以及環(huán)境允許工作的情況下，滿足用戶的需求，發(fā)揮其最大功能，并且產品在工作過程中沒有故障。因此，產品的可靠性與諸多因素有關，例如濕度、溫度、壓強等環(huán)境因素，并且與用戶對產品功能的需求、使用時間等其它因素息息相關。所以對可靠性也可以這樣作出解釋：產品在一定時間內和一定條件下為用戶提供用戶需求的產品規(guī)定功能的能力。產品可以是正在研究開發(fā)或者已經投產銷售的設備或系統(tǒng)；條件包含貯存、運輸、使用、維護等外部環(huán)境要求，也包括對用戶使用規(guī)范化操作的技術要求；時間的定義比較廣泛，不僅是具體的使用時間，還可以是車輛行駛里程，軸承旋轉的轉數(shù)等等；功能即產品的技術指標。

2 壓力容器設計中可靠性方法的應用

對于壓力容器的制造來說，企業(yè)應該在研究設計壓力容器上下更大的功夫，將可靠性方法應用到壓力容器的設計上，在設計環(huán)節(jié)保證壓力容器能夠具有可靠性。

2.1 一些可靠性方法的應用

（1）可靠性數(shù)學的應用?？煽啃詳?shù)學是應用數(shù)學其中的一個重要分支，將各種可靠性問題建立成數(shù)學模型，運用運籌學以及概率學的方法和理論對其進行研究并解決，在進行壓力容器設計時，壓力容器故障的研究及其規(guī)律的統(tǒng)計，并對壓力容器的各種設計方案進行預測、評估，為壓力容器的設計提供理論依據(jù)。

（2）可靠性物理的應用。 可靠性物理應用在壓力容器設計時，針對壓力容器發(fā)生故障做出分析，研究其發(fā)生原理并進行檢測，建立起壓力容器的物理模型，對其失效模式做出進一步研究，并提出出糾正措施，使壓力容器的在設計時避開可能造成失效的原因，使其在設計結構上更加合理，提高壓力容器的可靠性。

（3）可靠性工程的應用?？煽啃怨こ虘玫綁毫θ萜鞯脑O計當中，可以對壓力容器失效現(xiàn)象做出研究，分析其發(fā)生的概率，對失效現(xiàn)象作出預測，并對設計出的模型進行試驗并對試驗進行評估，并通過改變試驗參數(shù)，控制失效現(xiàn)象的發(fā)生。對壓力容器的設計過程進行管理，并對設計方案進行評審，使最終確定的方案更加合理、可靠[2]。

2.2 具體的應用描述

（1）在壓力容器的設計過程，可以對其中的參數(shù)部分或者全部隨機進行隨機變量處理，將可能遇到的各種因素全部考慮進去，并進行參數(shù)化處理，對其進行分析統(tǒng)計，根據(jù)有關數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，在設計時使用概率方法，對設計出來的壓力容器進行完整的描述，最終獲得接近真實情況的數(shù)據(jù)。運用可靠性方法進行壓力容器設計，就是將壓力容器設計過程用到的變量全部設為隨機變量，根據(jù)工作環(huán)境及實驗數(shù)據(jù)確定其特征和概率，再根據(jù)壓力容器重要性設計出可靠度最高的設計方案。

（2）進行壓力容器設計時，設計出來的方案都有可能失效，在零部件或設備上施加的一些物理條件，例如，熱載荷、機械載荷等條件，這些可能造成設計不成功的原因被稱為應力，在零部件或設備上存在的對抗這些因素的能力被稱為抗力，當抗力大于應力時，所設計出來的壓力容器相對可靠，反之則容易失效。

（3）設計制定一定的可以衡量設計壓力容器是否可靠的數(shù)值標準，這在評價壓力容器的設計是否可靠十分有必要，所制定的數(shù)值標準既作為形容壓力容器可靠性的參數(shù)，也是作為定量化的尺度對可靠性做出衡量。

（4）在實踐中可以看出，壓力容器可靠性的標準不是單一的，由許多性能標準共同表示。壓力容器從開始工作到失效的時間，壓力容器能夠完成標準性能的概率，壓力容器某一瞬時發(fā)生故障的概率等等，都是壓力容器的性能指標，根據(jù)具體的需求，選擇具有代表性的指標來表示壓力容器的可靠性是比較準確的[3]。

3 在壓力容器設計過程中影響可靠性的不穩(wěn)定因素

運用可靠性方法設計壓力容器不僅可以節(jié)約原料，更能量化的反映壓力容器設計方案失效的概率，也就是壓力容器的可靠程度。在對可靠度進行計算和分析時，多數(shù)時候都會認為所用設計變量是隨機變量，而且這種隨機變量的分布是正態(tài)分布，對具有正態(tài)分布的強度與應力的隨機變量進行分析比較簡單。在壓力容器設計制造的過程中，影響產品強度的原因較多，原料本身的物理化學性質，加工工藝，試驗環(huán)境及實驗方法，選取的部位等等，但也正是如此，才使得強度具有統(tǒng)計性。通過大量的試驗測試得到的數(shù)據(jù)顯示，壓力容器的強度描述可以用正態(tài)分布。因此，在應力的分布呈對數(shù)正太分布時，就不能按照應力分布是正態(tài)分布的設計方法進行設計，否則將不能保證設計的可靠性。最后還應根據(jù)設計時遇到的具體問題進行有針對性的分析，切、切忌以偏概全。

4 結語

壓力容器的設計工作是較為系統(tǒng)的且非常復雜的，因此在設計的過程中使用可靠性設計方法是很有必要的，不僅能夠使壓力容器設計的可靠性得到保證，還能使壓力容器最終在使用時的可靠性得到提高，并且在保證壓力容器質量的前提下降低生產成本，提高企業(yè)利潤。因此，設計人員應該在工作中不斷積累經驗，對可靠性方法不斷進行研究與完善。

參考文獻：

[1]于洪峰，劉寶晶.可靠性方法在壓力容器設計中的應用[J].科技致富向導，2015（05）：251.

[2]陸江麗.可靠性方法在壓力容器設計中的應用研究[D].西北大學，2007.

[3]黃心明.壓力容器設計中可靠性方法的應用探討[J].廣東科技，2014（10）：186+188.