4.2　強度理論

ASME規范始于20世紀初，當時對強度設計尚未多關注材料性能和強度理論的匹配，就采用了最大主應力即第一強度理論。隨后，直到現在，雖然知道最大主應力理論和延塑性較好的材料不甚相符，但為避免做較多的改動，且一般來說，規范都采用薄板和薄殼理論，即僅計及組件的兩向應力而未計及第三向應力，在此情況下，采用第一強度理論和采用第三強度理論所得的當量應力是相同的，所以長久以來Ⅷ-1仍然采用最大主應力理論。

從總體上說，雖然ASME Ⅷ-1采用最大主應力理論，即把由薄板、薄殼無力矩理論導得的最大主應力限于材料許用應力下確定元件厚度，且乍看似僅考慮了防止過量的彈性失效方式，但考慮到實際存在的結構不連續，即由有力矩理論導得的邊緣應力，所以在其UG-23（c）節中提及：按規范規則計算出的容器壁厚應這樣來確定，對于規范在UG-22節所列載荷產生的一次應力和容器在正常操作預期要同時發生的各種載荷的任意組合，由此引起的最大總體一次薄膜應力不超過最大拉伸許用應力值，除非有特別的規則限制。例如法蘭連接中的鑄鐵，各種載荷所引起的橫截面厚度上的最大一次薄膜應力加上一次彎曲應力的組合不應超過最大拉伸許用應力的1.5倍。考慮到根據這些規則設計和制造的容器可能存在高的局部性的不連續應力，在可能范圍內，已根據實踐經驗列出了詳細的設計規則，將此應力限制到與實際經驗吻合的安全水平。并在UG-23（d）節中規定：對于壓力和如風、地震等偶然性載荷組合的情況，則可將其總體一次薄膜應力限于1.2倍材料許用應力；在UG-23（e）節則更明確規定，對于涉及厚壁殼體（即要計及垂直于殼體內表面的第三向應力，并計及應力沿壁厚不均勻分布時），所以計及三向應力而導得和ASME Ⅷ-2第4篇相同的壁厚設計式，而對管殼式換熱器等設計時，則已直接列出了按應力分析設計方法導出的一次加二次應力限制在Sps范圍內，其中Sps=3S或2Sy的較大值，詳見本書第21章21.5.4小節的安定性原理分析。

由此可見，ASME Ⅷ-2相對ASME Ⅷ-1而言，屬于壓力容器建造的另一規則，兩者在基本原則上相同，但前者比后者的安全系數低，允許用的材料較少，所計及的失效模式更多，編寫更為細致、具體化，即“檔次”較高，而后者則比較粗略、簡單化，“檔次”較低，但除具體的疲勞分析和熱應力棘輪外并非沒有全面考慮可能存在的各種失效方式。