一种自定义PVElite材料的简单方法

2013-12-03付双全冯增辉

纯碱工业 2013年3期

付双全，冯增辉

（中昊（大连）化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116023）

1 软件简介

PVElite是ASME标准第Ⅷ卷美国压力容器建造规则标准中非常重要的计算软件。该软件包现行版本（2012版）含的材料库有ASME材料库、PD5500材料库和EN－13445材料库。之所以该软件中包含着三个标准的材料库，是因为美国和欧盟等国家的经济来往密切，标准材料之间相互渗透，交互使用比较频繁。

2 自定义材料的意义

近些年我国的压力容器制造业迅速崛起，国标压力容器材料更是以物美价廉的特点逐渐进军国际市场。随着我国的经济对外开放，压力容器行业的对外往来也日益频繁。国内的压力容器的标准都在更新，新标准都体现国际化的趋势。越来越多的国内压力容器产品出口到国外，也有国外的企业在中国投资建厂……这样，ASME的建造规则与中国材料的相互融入渗透是必然的趋势。但是，目前的最新版本的PVElite材料库中，仍然没有系统的GB150材料库。只有GB6554标准中的16MnR几个厚度规格的材料，而且应力曲线选取很简单，这个温度－许用应力曲线在现在已经无法准确的表现材料的真实应力水平。因此，设计人员在用ASME标准设计中，若使用的是GB150材料，则需要建立自己的材料应力曲线。下面就简单的介绍一下在PVElite里面自定义材料的方法。

3 方法及步骤

3.1 选择背景材料库标准

首先调出编辑材料对话框（Tools—edited／add Materials）选择使用的背景材料库标准，如图1所示。因为国内通常使用的是公制的单位，那么本文就以公制单位设置为例，英制单位也是一样的方法。然后在自定义材料界面的Edit the Metric Database选项上打钩。

图1 编辑材料对话框

3.2 选择一个特性相近的ASME标准材料

这里需要说明一下，完整的定义一个材料所有的性能不太现实。因为在GB150的材料标准里面只能直接查到编辑的就是应力的数据，而实际更多一些详尽的参数和性能曲线，比如，材料的外压应力系数B曲线、弹性模量和热膨胀系数等，有些选项是不能够在软件中直接输入，只能选择ASME对应的标准选项，所以在ASME第Ⅱ卷D篇选择相近材料的曲线来作为要定义材料的一些性能指标是比较直接简单的方法。一般情况下，首先要选择一个GB150和ASME相当的材料作为背景来编辑。下面举例说明，例如我们要定义材料Q345R，首先知道在ASME材料标准里面，和它性能接近的材料是SA516－70。那么，我们就先在ASME材料库里面找到SA516－70。操作如下：双击“＋”旁边的按钮，或者下拉菜单Materials—edit a PV Materials。

然后会出现图2的ASME材料库的列表，选择SA516－70材料后，双击。或者选择变绿色的对勾，这样该材料就会被复制到要编辑的材料单里面。

图2 ASME材料库的列表

3.3 编辑材料

选择好相近的材料后，我们以此为背景材料开始编辑了。下面就以Q345R材料为例，简单介绍一下几个主要的选项编写方法。如图3所示。

Material Name：定义为Q345R，就是起个名字。

Listing＃：是灰色的，可以不管它，它表示自定义材料最终是在数据库的哪个材料表中。

Chemical Composition：是碳钢还是不锈钢或者非铁基材料等。

UNS Number：注意，这里面一定要把原编号删除，否则会跟你借用的材料编号重复。

P Number，Group Number：是对材料厚度的分组，这个原则是按照ASME规范来的，就默认可以。

Minimum Tensile Stress，Minimum Yield Stress：按照GB150标准来填写，是可编辑项目。

External Pressure Curve：外压曲线，这个曲线我们只能根据ASME第Ⅱ卷D篇规定进行选择，图4所示。所以这里选择CS－2，那么这个曲线，我们上面提到过，不是Q345R的真实曲线，只是一个相近的曲线，所以设计者在进行外压校核的时候，应该充分认识到这一点。

弹性模量和热膨胀系数需要根据ASME第Ⅱ卷D篇表TM－1和表TE－1查询。

Minimum（Maximum）Thickness：是根据材料生产能力的，没有限制，或者使用不超限的话，就写“－1”，表示无要求。

Creep Temperature：可以根据GB150标准查询该材料的蠕变温度。

MDMT Exemption Temperature：这一项是根据材料的产品说明书中是否进行了冲击试验，如果做了冲击试验，那么就填写试验温度，否则填“1”。

Product Form：钢板选择1，锻件选择2，无缝钢管选择3……

3.4 许用应力的定义

在温度－应力表中，对应GB150输入对应温度下的许用应力就可以，中间温度用内插法计算，相应的程序会生成该材料的温度－应力曲线图。

上述的过程，就是一个简单的自定义材料的过程，定义完一个材料后，点击按钮Merge，或者下拉菜单Materials—Merge。这样就把定义的材料加入到图2的列表的最下面了。

4 其他注意事项

还需要注意的一个问题是，定义完材料以后，需要检查一下Configuration对话框中，Use Metric ASME Material Database是否选中，需要选中它才能在你使用材料的时候看见自定义的材料。如图5所示。

图5 自己定义的材料显示

按照上述方法定义完材料后，如果你的计算程序发给另一个人，或者在另一台电脑上打开的时候，他找不到你自定义的材料。下面再介绍一下如何共享自定义材料，就是将路径C：＼Program Files＼Intergraph CAS＼PVElite 2011＼System＿backup下的文件MatFile1和MatFile1M拷贝到要使用电脑的同路径文件中覆盖，如果定义的是英制单位材料，就拷贝MatFile2和MatFile2M。这样，在另一台电脑可以使用该材料库，也能够正确的打开原来的计算程序。