黄克智院士仙逝，纪念他为压力容器做出的卓越贡献
中国人对压力容器行业的贡献压力容器中国起步稍晚，大部分规范都借鉴了国际规范。经常看到一些朋友嘲笑：中国规范都是抄国外的，照抄部分还可以，修改的部分基本都是抄错，抄漏的。其实事情要从两方面看，一个是后起之秀从借鉴模仿起步是一个必经之路，大多数工科的原理，制造方法，配套零件可能几十年甚至上百年都不可能变化，为了不同而不同，并没有什么实际意义。如法兰类的标准件自己再重新弄一套尺寸，除了增加自己融入国际化的难度，增加自己的设计成本，加工复杂度，没有任何便利之处。另一方面，对于中国庞大体量的国家，必须要有自己的一套规范体系，不可能直接采用国外规范，在实际应用中不断打磨，迭代，成为与制造体量匹配的标准体系。在这个过程中，可能有些理解不一定准确，但是可以通过迭代，让规范更成熟，好用，更快的吸收更好的设计方法，制造检验方法，融入到新的设计规范中，甚至可以影响周边国家采用中国规范来建造。另外，不要过渡妄自菲薄，有三个压力容器常规设计方法和中国人有着密不可分的关系，这也是中国为世界的压力容器设计带来的原创级巨大贡献。外压计算，钱学森，钱伟长解决的薄壳失稳问题
薄壳结构强度高而重量轻，但当其承受的载荷超过一定数值时，壳体就会发生皱瘪而失效，这就是屈曲现象。但经典的线性理论给出的数值远高于试验值达3到4倍，只能依赖从相当分散的试验数据中整理得到的经验关系。这成为早年薄壳结构问题的一个谜。
钱学森和卡门采用非线性大挠度理论，得到经典的临界压力计算公式，计算结果与试验极其接近。钱伟长在微观分析中采用了一种全新的坐标系——以中面为基础的拖带坐标系(co-moving coordinates)引进了中面的拉伸变形张量和弯曲变形张量。确定了12类薄板问题和35类薄壳问题，均用六个方程（三个平衡方程、三个协调方程）加以描述，这些方程完美解决了常见的小挠度方程以及一些已知的大挠度方程。他们的研究成果为外压的计算提供了深刻的理论基础。在此基础上，结合试验数据，各国制定压力容器外压设计规范。
管板计算，黄克智挑战TEMA换热器是动力、化工、石油等行业中大量使用的通用设备，其中关键部件——管板，它的结构与受载非常复杂，很难求解。各国采用不同的简化模型，得出来的结果板厚可以相差几倍，而用美国的TEMA方法设计出来的大直径换热器非常厚，很难保证有这么厚的高质量的材料，所以难以确保制造质量。当时中国的工程师无法进行合理设计，因为不知道用哪个国家的规范，只好花高价购买进口的整套设备。70年代黄克智，薛明德与合作者构建符合实际的一个复杂系统，有开了许多孔的管板、有换热管、有壳体、还有法兰、螺栓，所有这些部件组成复杂力学系统。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/Z8U5r3RTBdrJ581ZKBurDeaoEdSdaGc2GicEoNT2V9auqfMbfBfLicG2ibgW64h4pZBKfr51cOQOxDyJrrq8mlskA/640?wx_fmt=png&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1中国模型和TEMA模型的对比如下https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/dRUUnCuojskHJ0TfiboLAibIeB9tBfRMJt2h3oIh4zTvjWEuialE8Y9jP2akLk8JMq4z2HVyoeADLcfOwbHWM3C3g/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1
黄克智获得了管板的理论求解方法，其求解结果和TEMA对比，管板要薄，而且直径越大薄得越多。对于大管板，可以节省50%以上的材料！对于管板计算的新方法，开始工程师们不相信黄克智的理论结果。为了使结果更有说服力，采用了7块大型管板作为测试，在产品出厂前，薛明德教授，带着学生和实验员到厂里去，在等待出厂的换热器上做1：1实验，如果赶上冬天做的话，打起压来有很多冷水，脚要泡在水里，就是为了获得更精确的试验结果，验证方法的正确性。用黄克智的模型计算出来的结果，跟实验结果非常吻合，而跟美国的TEMA标准相距很远。但是，要推翻美国标准，采用我们自己的结果作为中国规范，谈何容易！每一次规范审查会时，黄先生和合作者薛明德老师都要进行详细的介绍，还要与一些专家进行“舌战”。这个方法从起步到1989年正式纳入国家标准GB151，整整用了15年时间。直至1990年，世界各国从事这方面工作的同行们才在美国纳什维尔开会时提出：“该是重新认识TEMA(美国)标准的时候了。”https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/dRUUnCuojskHJ0TfiboLAibIeB9tBfRMJtiaNou6NrPY8qRd7Crgf74DcNWbaia5CYHrRTsf5hVDqkXDmGPhy2xnuw/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1后来，薛明德在国际会议上与从事这方面数值求解的国外教授交流时，他们都问：“你是否知道许多有名的力学家都没能在这个问题上取得成功？你们为什么还敢于去做？”薛明德说：“是的，我知道。但这是我们许多年以前就有的一个梦，我的身后有黄克智教授，他是中国最好的力学家之一。” 从设计经验来说，以前我在文章提过，GB151的计算方法TEMA和ASME中最薄的。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2l17y8MPQpsqZvXKe2qaQXO8pxGo0BHjFUOZCdk4d7mKRoPyakLxhJ0xaoAaXvKYlZApwt8SHqddw/640?wx_fmt=png有朋友以为是讽刺，但是真不是，绝对真心这么认为。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2l17y8MPQpsqZvXKe2qaQXOkkcrhhTiajSKIGDxvoTV0DyyFejEkVQOFmc6OtYqE8MJ01mHbN0nX0w/640?wx_fmt=png圆柱壳大开孔计算，黄克智的世界级贡献
几乎每台压力容器都要面临接管开孔的问题。随着开孔率的增加，孔附近应力越来越复杂，越危险，易漏易爆，随着开孔率的增加，等面积补强的小直径开孔假设已经不存在了，计算方法也趋于不保守。面对大开孔，常规计算方法是压力面积法以及ASME VIII I考虑大开孔截面弯矩引起的环向弯曲应力（与薄膜应力在同一量级），从而改进的压力面积法。这两种方法都是近似方法，和试验的结果不是很吻合。
要精确求解大开孔的应力，需要建立圆柱壳以及主壳与支管的交贯线方程，利用Morley方程与修正的Morley方程代替扁壳方程，采用精确的连续条件，利用偏微分方程，求解主壳和支管上的各种应力。问题卡在如何求解两个八阶偏微分方程，因为这两个八阶偏微方程无法分离变量，所以不能求解。全世界这方面的学者都束手无策！不是ASME不想算精确计算，在方程无法解决之前，只能采用近似方法计算。黄克智和薛明德教授对偏微分方程本身进行了深入的研究，做一些很小的修改，加上一个次要项，使得这个方程可以分离变量，得到严格的解析解。经过试验验证，解析解和试验非常吻合。
于是压力容器行业，首个开孔率达到0.9的精确计算方法诞生了。
大开孔计算方法在2011年正式成为国家规范， GB/T150.3-2011。此方法两次获得美国机械工程学会（ASME）压力容器与管道刊物杰出论文奖。当时的颁奖人是国际压力容器技术理事会主席，他给了黄克智的这项结果很高的评价：“中国对压力容器和管道方面做出了重要的、世界级的贡献”。“这个指导性技术文件是世界上首个开孔率达到0.9的压力容器开孔补强和受外载的设计方法，其贡献不仅对中国，而且对于世界其他各国压力容器分析设计方法的发展都具有决定性”。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/dRUUnCuojskHJ0TfiboLAibIeB9tBfRMJtVqiamEoaZZjpJ9XWvFqdlBR45EiaYhw5r158eNInY95uAG2g4VKI29nQ/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1以前大开孔需要有限元分析，现在直接输入几个参数就可以计算，为无数的压力容器设计者带来福音，也为很多项目节省了大量的分析费用。
怀念黄克智院士
中国共产党党员、中国科学院院士、清华大学航天航空学院工程力学系黄克智教授，于2022年12月6日因病医治无效，在北京逝世，享年95岁。黄克智院士是世界著名的力学科学家、我国工程力学的奠基人之一，在板壳力学、断裂力学、塑性力学、微纳米力学、页岩水力压裂等方面，均做出举世公认的学术成果。黄克智院士主持编写压力容器国家规范，其管板计算和大开孔计算是对全世界的压力容器设计的卓越贡献，以后有人再暗戳戳的说中国压力容器规范全是抄袭国外的，可以直接说，中国至少有三项原创性的成果分享给了全世界压力容器同行。黄克智院士的整个研究生涯，一共主持过7项国家重大科研项目，并从年轻时起每十年就转变一次方向。进入2000年后，他自己也进入80岁高龄，更感时间的紧迫，就主动改为每5年换一个研究方向，80岁的他开始研究，微纳米尺度力学，以及国际最热门的柔性电子元件力学。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/dRUUnCuojskHJ0TfiboLAibIeB9tBfRMJt6BMzUWA3ojZwXPW779aNhKicaSic1rwDCMwFzkVyUfJIpvKjFq6ZILWg/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=12018年1月17日，在“力学大师面对面”活动中，中国力学学会邀请中国科学院院士黄克智先生做了题为《我的学术人生》的报告，可以更全面的了解黄克智院士的一生，报告内容见文章最后。黄克智夫人总结黄克智院士的4个亮点：1，他是勤奋的一生，5岁上学，20岁大学毕业，一生都是凌晨4点半起床工作，从不浪费点滴时间。2，他是成功的一生，因为他把点滴时间汇集起来，用在他的科研、教学事业上，成果丰硕。3，他是幸福的一生，因为他有一个美满的家庭，上下三代和睦相处，三个孩子上进孝顺，他们都是美国顶级学校（老大麻省理工学院、老二哈佛大学、老三斯坦福大学）的博士，大儿子黄永刚已经是美国工程院院士和中国科学院外籍院士。4，他是快乐的一生，因为他有那么多敬重和爱戴他的朋友和学生，有一个积极向上的工作团队和快乐的网球团队。这一切都基于他有一个较健康的身体。 知足者富，强行者有志；不失其所者久，死而不亡者寿。-------------老子《道德经》
我辈楷模，黄克智院士必将永远活在压力容器设计者的心中。
我的学术人生：https://wenku.baidu.com/view/523194a0590216fc700abb68a98271fe900eaf1a.html?fr=income1-literaturesp-search&_wkts_=1670426404911&bdQuery=%E6%88%91%E7%9A%84%E5%AD%A6%E6%9C%AF%E4%BA%BA%E7%94%9F+%E9%BB%84%E5%85%8B%E6%99%BA+pdf&wkQuery=%E6%88%91%E7%9A%84%E5%AD%A6%E6%9C%AF%E4%BA%BA%E7%94%9F往期精彩：
GB150分析法的是弹性薄壳理论还是基于塑性极限？
管板厚度比较
外压应力系数B值曲线温度超界的终极解决方法
外压加强圈焊接，我与九妹的交锋...
如何让分析法结果更可信
中医和等面积补强
欢迎关注公众号：VCAD001， 一个压力容器人的自我修养。
{:1110_550:} 大师的精神永存{:1110_553:} 学习了，感谢楼主分享 谢谢你的分享
我看不错噢 谢谢楼主！马后炮化工越来越好！ {:1110_555:} 大师的一生是奋斗的一生！！！！
感谢楼主的无私分享！要想马后炮化工好 就靠你我他{:1110_553:}
这个帖子不回对不起自己！我想我是一天也不能离开马后炮化工。 大师走好，压力容器的设计离不开黄老的贡献 中国共产党党员、中国科学院院士、清华大学航天航空学院工程力学系黄克智教授，永远的丰碑！
这些天，走的院士、专家太多了。惋惜，痛心疾首！ 遗憾的是后代都去美国效力了 向黄老致敬！！！ 楷模任务，学习其精神
页:
[1]