应用PVElite 应注意的问题.

PVElite简介
及
应用
1

PVElite 软件是由美国COADE 工程软件公司 编制的，基本包含了设备设计中中常用
计算，涉及十几个国外标准规范，输入的数据多，多项选择的参数 比较多，需要设计人在
计算时在多个选项中做出明确选择，而且这类参数对计算结果影响较大，为便于大 家正确
理解和使用该软件，熟悉软件计算书，特将主要内容概括如下。

1．软件使用的标准规范

1.1 基本元件计算规范

ASME VIII Division 1，2002修订版。
PD5500,2000版，仅限于管板、接管根部局部应力计算。
TEMA, Tublar Exchanger Manufacture’s Association,1999年第8版，仅限管板计算。
WRC 107,Welding Research Council Bulletin 1979版。
WRC 297,Welding Research Council Bulletin 1984版。
API 579，Local Thinning and General Metal Loss Level 1 and 2 evaluation。

1.2 风载计算规范

ASCE 7
，
American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)
，
1993版。
ASCE 7
，
American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)
，
1995版。
UBC
，
Uniform Building Code
，1994版。
NBC
，
National Building Code of Canada
，1990版。
IS-875
，
India's wind design code
，1987版。
USER DEFINED，自定义风载数据。

1. 3地震载荷计算规范

ASCE 7
，
American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)
，
1993版。
ASCE 7
，
American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)
，
2

1995版。
UBC
，
Uniform Building Code,
1994版。
NBC
，
National Building Code of Canada,
1990版。
IS-1893，
India's seismic code，1984版。
Response Spectrum Analysis
。

1．4 包含的材料规范

ASME VIII Division 1，2002修订版。
ASME VIII Division 2，2002修订版。
PD5500，2000版。

2．PVElite主要功能

可以按照ASME VIII Division 1、Division 2、PD5500规范，考虑静压力、静重量、
接管载荷、风和地震载荷对设备及元件进行强度计算。

2．1立式容器Vertical Vessel

可对裙座式、支褪式 、支耳式立式容器进行计算。考虑各工况下，静压力、静重量、
接管载荷、风及地震载荷组合。
计算方法:ASME VIII Division 1, 以上风载、地震规范，工业习惯计算法。

2．2卧式容器Horizontal Vessel

考虑压力、风载、地震载荷，按照方法对容器鞍座处、中间部位、封头部
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位的应力及加强圈的计算。
计算方法:ASME VIII Division 1, 方法，工业习惯计算法。

2．3壳体和封头Shell and Head

包括圆筒体、椭圆封头、碟型封头、球封、锥形封头，锥形圆筒体、平封头。可以
计算所需厚度、最大许用压力、许用最低金属温度和外压加强圈。
计算方法:ASME VIII Division 1, 方法，工业习惯计算法。

2．4法兰Flange

对以下几种法兰进行计算：

? 高颈法兰及整体法兰
? 任意式法兰
? 衬环法兰
? 圆形及非圆形平盖
? TEMA中的管箱盖。
? 反向法兰

软件除可以考虑内外压外，还可以考虑外载荷（力和弯矩）的作用。
计算方法:ASME VIII Division 1, 方法，工业习惯计算法。

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2．5接管Nozzle

进行接管焊缝尺寸校核、开孔补强计算、失效路径分析。
计算公式按照：ASME Code Section VIII, Division 1 UG-37 至UG-45，计算步骤见
图UG -37.1，可以计算任何连接角度的接管，并能按照UCS-66计算接管的MDMT。

2．6浮头Floating Head
按照ASME Code Section VIII, Division 1 Appendix 1或Soehre’s方法计算。

2．7管板Tubesheet

按照TEMA 8
th
Edition 和PD 5500进行各种管板厚度计算。

2．8局部应力Local Stress – WRC 107FEA

计算筒体或球壳上附件外载荷引起的局部应力，应力评定按照ASME VIII Division 2。

2．9支耳支腿轴耳吊耳LegLugTrunnionlifting lug

按照常用工业标准进行计算，许用应力按AISC钢结构手册或ASME取值，还可以按照WRC107计算局部应力。

2．10 基础板Base Ring

按照中性轴法(Neutral axis shift method) 或简化法(Simplified method) 计算基础板
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的厚度，还可以对连接在基础板上的吊耳进行计算。

2．11薄膨胀节THIN JOINT

按照ASME VIII Div. 1 Appendix 26 计算。

2．12厚膨胀节THICK JOINT

适用于固定管板换热器中膨胀节的计算，不是按照EJMA(the Standard of the
Expansion Joint Manufacture Association) 计算，而是按照 和编写的
“Expansion Joint for Heat- Exchanger”。

2．13 ASME管板TUBESHEET

按照ASME VIII Div. 1 Appendix AA 计算固定和U型管板。

2．14 半管Half-Pipe

按照ASME VIII Div. 1 Appendix EE 计算。

2．15大开孔Large Opening

按照ASME VIII Div. 1 Appendix 2 和14 进行整体整体平盖大开孔计算。

2．16 方形容器Rectangular Vessel

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按照ASME VIII Div. 1 Appendix 13 计算。

2．17局部应力计算WRC 297PD5500 Annex G

按照WRC 297或PD5500 Annex G计算接管根部局部应力。

2．18 ASME 附录Y中法兰类型

按照ASME VIII Div. 1 Appendix Y计算。

2．19 管子及补强PIPE&PAD

按照ANSIB31.3(Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping Code) 计算。

3.安装方法


4.建立计算模型的步骤

4.1建立模型前,首先根据项目工程规定对“Configuration”进行设定或选择

操作方法:ToolsConfigurationJob Specification Setup Parameters

4.1.1 “Check The Items You Wish to be Active”中特别需要注意以下内容：

(1) Round Thickness to nearest Nominal Size

该参数决定是否将计算厚度按照1mm梯度进行圆整。如需圆整，则选该项。程序缺
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省不进行圆整.

(2) Increase Blind Flange Thickness for Reinforcement

在平盖单个开 孔补强计算中，程序缺省不增加平盖的厚度，如果需要增加平盖的厚度，
则选该项。

(3) Use OD as the basis for the shell Radius in Zick

程序按照Zick 方法计算卧式容器时，缺省采用容器内径ID进行计算，如果按照外径
OD计算，则需要选择该项。
注意：用ID计算比用OD计算结果较保守。

(4) Do not use bolt correction factor

在TEMA及PD5500中，进行法兰 及管板厚度计算时，如果螺栓间距大于许用螺栓间
距，则用修正系数乘以法兰弯矩进行法兰厚度计算；在 ASME III 并未引入该修正系数，
所以在按照ASME III进行法兰的设计计算时，应选择不使用该参数。

缺省设置为使用修正系数进行计算修正。

(5) Use Code Case 22602261
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按照案例Code Case 22602261计算的椭圆和碟型封头厚度比按照UG-32或附录1
计算的厚度小。

程序缺省采用ASME UG-32或附录1，不按照案例Code Case 22602261。

(6) Use EigenSolver

计算设备自震周期的方法不只一种，程序包含了FreeseRayleigh- Ritz和EigenSolver
两种计算方法。
传统上采用FreeseRayleigh-Ritz.法对裙座自支撑设备进行的计算，可以满足工程 的
要求，但对于非裙座自支撑的设备（如采用支耳、褪式支座或中间裙座）的计算精度就较
差。

(7) Use Pre-99 Addenda Division 1 Onlg

ASME 1999年修订版中修改了按照division 1 设计的材料性能，在一定 程度上提高了
材料的许用应力值。程序附带两套材料性能数据库，如果采用99年修订前的材料性能进< br>行计算，需要选择该项，缺省采用新的材料数据库。

(8) No MDMT Calculation

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如果不需要计算MDMT，则选该项。

(9) No MAWP Calculation

如果不需要计算MAWP，则选该项。

(10) Use Bolt load instead of Bolt Area times Bolt Allowable Stress

该项影响裙座基础板的计算，采用Bolt Area * Bolt Allowable Stress方法计算的基础
板地脚螺栓盖板的厚度较采用Bolt load方法的更保守。

4.1.2 “Nozzle Analysis Directive “ 中特别需要注意以下内容：

(1) No Corrosion on Inside Welds

一般不要选择该项。按ASME要求，应该考虑内侧的腐蚀。

(2) Use AD-540.2 skech b and not sketch d for normal

该参数的选择取决于开孔补强的结构形式，该项影响开孔补强计算中有效补强 面积的
有效高度取值，应根据具体开孔补强结构选择，详见ASME VIII division 2 图 AD-542.1。

（3） Compute Increased Nozzle Thickness
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如选择该项,则接管的最小壁厚trn除满足ASME VIII division 1 UG-45的规定外，还
应符合以下要求：
如果公称直径<=Nps 18 则trn=max(0.134 ,内压计算的壁厚) inch
如果公称直径>Nps 18 则trn=max(OD150 ,内压计算的壁厚) inch

注：ASME中没有该要求，只是工业设计中一种做法，一般不选该项。

(4) Compute and Print Areas for Small Nozzles？

缺省为:符合ASME III UG-36不要求补强的条件时,不对其进行计算。如需要计算，
应选择该项。

(5) Compute Chord Length in Hillside Direction

该项选择对计算结果影响很小。

4.1.3 其他

(1) Allowable Tower Deflection(inchs per 100 feet)

塔计算中缺省的许用挠度为6 inchs100 feet（1mm200mm），如果采用其他值，需
要输入指定的数值。
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注意：不同的工程项目或不同设备有不同的要求，进行计算前，必须检查输入值是否
正确。

(2) Wind Shape Factor

如该值为“0”，则程序计算该值；如果采用特别指定的数值，需要输入该参数。

(3) Oper. Nat. Fre(Hz), Empty Nat. Fre(Hz), Empty Nat. Fre(Hz)

指各工况下容器自震周期，如果为”0”，程序自动计算。一般不填，由程序计算。

(4) Material Database Year

对于ASME VIII Division 1,程序附带多个版次的材料数据库,必须在输入数据建立模
型前完成该项的选择.

该项共有三个选择,”Current”,”1999”和”2000”。

4.2 完成对Configuration的设定或选择後,点击”Design Data” 输入容器数据.

特别需要注意以下内容:

4.2.1 容器总体数据
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(1) Hydrotest Type

有四种选择:UG99b,UG99c,UG99(35)和No Hydro，液压试验压力计算方法不同。


第一种UG99b:

液压试验压力= 1.3*MAWP *SaS

式中：
MAWP:最大 许用工作压力。是指容器在正常操作位置上,在最高设计温度或最
低设计金属温度MDMT下,在容器顶 部处，容器所允许承受的最大表压。该压力是按照容
器上各元件的有效厚度、最高设计温度或最低设计金 属温度MDMT和相应温度下液柱静
压力各种载荷，按照ASME各元件相应计算公式计算所的许用压力 值。
S: 设计温度下，材料许用应力。
Sa: 液压试验温度下，材料许用应力。

第二种UG99c:

液压试验压力= 1.3*MAP – Head(Hyd.)

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式中：
MAP：受压元件（壳体法兰接管等）的最大许用压力。
Head(Hyd.): 该元件液压试验时，液柱静压头。
对于立式容器，如果液压试验位置为立式状态时，Head(Hyd.) = 元件到容器
顶部的距离+容器顶部伸出高度（Projection from top）。
对于立式容器，如果液压试验位置为卧式状态时，Head(Hyd.) = 容器最大直
径+容器顶部伸出高度（Projection from top）+容器低部伸出高度（Projection from
Bottom）。
注意：一般较少采用该方法,如果采用该方法,必须计算出每个元件法兰的MAP.,
而且要求得到 用户的同意,检验师有权要求设计人提供每个元件法兰在液压条件下的计算
书.

第三种UG99b(35):

液压试验压力= 1.3*P *SaS

式中：
P: 容器设计压力。
S: 设计温度下，材料许用应力。
Sa: 液压试验温度下，材料许用应力。

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该形式为第一种的变通形式,按照ASME VIII Division UG99 中note35的规定,当未
计算最大许用工作压力MAWP时,可用设计压力代替MAWP计算液压试 验压力.

(2) Projection From Top

按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。

(3) Projection From Bottom

按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。

(4) Minimum Metal Temperature

是值容器最低设计金属温度。

(5) Flange Distance to Top
按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。

(6) Construction Type

是指名牌与设备的连接方式。只打印在计算书中，对强度计算无影响。

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(7) Service Type

是指设备的用途。只打印在计算书中，对强度计算无影响。

(8) Degree of Radiography

是指设备的探伤比例，只打印在计算书中，对强度计算无影响。

(9) Miscellancous Weight

是指进行计算时，附件重量百分比。要视模型 情况确定数值大小,例如在单独输入梯
子平台,塔盘填料,保温防火层重量时,可取较小值。

(10) Use Higher Long. Stresses?

考虑地震载 荷、风载荷时，如选择该项，则许用应力取材料许用应力的1.2倍。（详见
UG-23）

(11) Consider Vortex Sheddling

是指是否考虑风引起的震动。一般不考虑。

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(12) Corred Hydrotest

是指是否考虑腐蚀后液压试验工况。

(13) Hydro. Allow. Unmodified

缺省：选择该项。

(14) Hyd. Allowable is 90% Yield

如果希望液压试验的许用应力取材料屈 服限的90%，则应选择该项,否则取许用应力
的1.3倍。

4.2.2 Design Modification

(1) Select Wall Thickness for Internal Pressure

选择该项，程序将按照内压确定壁厚， 如果输入的壁厚小于内压计算的厚度，将增加
输入的壁厚满足内压要求。

注：1）只有当Round Thickness to nearest Nominal Size 被选择时，该项才有效。
2）必须在建立模型之前选择该项。

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(2) Select Wall Thickness for External Pressure

选择该项，程序将按照外压确定壁厚， 如果输入的壁厚小于外压计算的厚度，将增加
输入的壁厚满足内压要求。

注：选择该项时，程序不考虑加强圈，只是单纯增加壁厚。

(3) Select Stiffening Ring for External Pressure

选择该项，程序进行外压计算时，壁厚不变，选择加强全使其满足外压要求。

注：选择该项时，程序只考虑加强圈设计，不增加壁厚。

(4) Select Wall Thickness for Axial Stress

选择该项，程序将按 照轴向应力确定壁厚，如果输入的壁厚小于按照轴向应力确定的
厚度，将增加输入的壁厚满足轴向应力要 求。

注：1）只有当Round Thickness to nearest Nominal Size 被选择时，该项才有效。
2）必须在建立模型之前选择该项。

4.2.3 Stress Combination Load Case

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(1) Load Case

PVElite缺省设定了17种载荷组合工况，详见下页Load Case Detail 表，后三种考
虑了风载震动，一般只选前14种工况，或根据工程规定重新组合。

（2）Vary Compressive Allowables According to Temperature
程序缺省取外压设计温度和内压设计温度的大者，核算外压计算系数“B” 值，程序
在涉及内压载荷组合的计算中，同样取外压设计温度和内压设计温度的大者。
如果选 用该项，则涉及外压载荷组合的计算中，按照外压设计温度核算外压计算“B”
值，涉及内压载荷组合的 计算中，按照内压设计温度计算，而不取外压设计温度和内压设
计温度的大者进行计算。
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Load Case Detail

NP(NoPressure)
IP(Internal Pressure)
EP(External Pressure)
HP(Hydrotest Pressure)
EW(Empty Weight)
OW(Operating Weight)
HW(Hydrotest Weight)
WI(Wind Load)
EQ(Earthquake Load)
HE(Hydrotest Earthquake)
HI(Hydrotest Wind)
WE(Wind Bending Empty New and Cold)
WF(Wind Bending Filled New and Cold)
CW(Axial Weight Stress New and Cold)
FS(Axial Stress due to Applied Axial
force(Seismic Case)
FW(Axial Stress due to Applied Axial
force(Wind Case)
BW(Bending Stress due to Lat. Force for
Wind Case,Corroded)
BS(Bending Stress due to Lat. Force for
Seismic Case,Corroded)
BN(Bending Stress due to Lat. Force for
Wind Case,Uncorroded)
BU(Bending Stress due to Lat. Force for
Seismic Case,Uncorroded)

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V V V
V V V V? V
V V V V
1
V



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V







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V



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V




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V
V

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V









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V



V









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V











V

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VO,Bending stress due to Vortex Shedding
Loads(Ope)
VE,Bending stress due to Vortex Shedding
Loads(Emp)
VF, Bending stress due to Vortex
Shedding Loads(Test No CA.)










































V



V



V






21

注:
1)液压试验时风载荷

HI(液压试验时风载荷) = Ratio * Operating wind load(操作工况下风载)

其中：Ratio为液压试 验时,风载荷占操作工况的百分比。要在输入风载数据时输
入该百分比。

2)液压试验时地震载荷

HE(液压试验时地震载荷) = Ratio * Operating Earthquake load(操作工况下地震
载荷)

其中：Ratio为液压试验时,地震载荷占操作工况的百分比. 在输入地震载荷数据
时输入该百分比。

4.2．4 InstallationMisc. Option

(1) Installation Location

该项用于选定平台、填料、保温、塔盘、衬里在现场还是在制造车间安装 ，该选
项只用于计算塔器在现场及制造车间时的重心位置和各种情况下的重量，对其他计算
没有 影响。

(2) Platform Wind Area Calculation Method

PVElite中平台迎风面积的计算有以下四种方法：

1） 平台迎风面积 = Height * Width * Force Coefficient
2） 平台迎风面积 = 12 * Floor plate area * Force Coefficient
3） 平台迎风面积 = 13 * Height * Width * Force Coefficient
4） 平台迎风面积 = 13 * The projected area * Force Coefficient

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式中：
Width：垂直于容器的最大横跨宽度。
Height: 平台高度
Force Coefficient: 平台风载计算系数。详见ASCE7-95的6-9表,该值应该大
于等于1.0,一般取1.2

当梯子平台跨度角大于或等于180度时，(4)和（3）的计算结果相同。

(3) Nozzle Design Options

1) For MAWP + Static Head
按“MAWP+液柱静压头”校核接管及补强。

2）For Design Pressure + Static Head

按“设计压力+液柱静压头” 校核接管及补强。

3） For Vessel MAWP + Static Head

按“容器最大许用工作压力+液柱静压头” 校核接管及补强。

4） Consider MAP nc

按最大许用压力（at New & Cold Condition）校核接管及补强。
在一些工程中，业主要求用最大许用压力校核接管开孔补强， 在此情况下，按
照室温许用应力和腐蚀余量为“0“进行计算，以保证接管满足液压试验下的要求。

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5） Consider External Loads for Nozzle tr

在某种情况下，接管的厚度并不受内压外压控制，而是被其他 载荷控制，例如塔
器底部的接管可能承受较大的风载地震载荷，弯曲应力影响接管的厚度。
如选择该项，程序将校核外载条件下接管壁厚。
6） Use Code Case 2168 for Div. 1 Nozzle Design
1994 年2月14日，ASME 批准发表第2168案例， 提供了另外一种筒体上径
向、全焊透结构接管的补强计算方法。
如果项目允许使用第2168案例，可以选择该项。
7）ReDesign Pads to Reinforce openings
如果选择该项，当补强板不满足补强要求时，PVElite 将重新设定补强圈的直径和
厚度，并提示做出的改变。
该项只限于按照 ASME VIII 的补强计算。

4.3建立各元件模型

特别需要注意以下内容:

4.3．1 Finished Thickness

Finished Thickness = 公称厚度-厚度负偏差- 加工减薄量。程序自动考虑腐蚀余量.

4.3.2 Wind Load Diameter Multiplier

用于计算迎风面直径。

Wind Load Diameter = 元件外径(含保温层厚)* Wind Load Diameter Multiplier

一般Wind Load Diameter Multiplier=1.2-2.0，如果建立了梯子平台等附件的详细
24

模型，在梯子平台输入数据中，充分考虑计算了梯子平台的迎风面积，还可以取较小
的值，但必须大 于1.0。

如在某一段上，没有风载荷时，该项可取0（例如在裙座内部的塔段）。

4.3.3 Platforms

（1）Platform Wind Area:

程序可以按照选定的计算方法计算出梯子平台迎风面积，如果不采用 程序计算出
的面积，则可以输入已知的面积。

（2）Platform Force Coefficient

用于计算平台迎风面积，按照ASCE7-95中表6-9 Cf取值。

（3）About Main Body Flange

如果考虑外载荷对法兰的 作用,必须在计算获得相应的力和弯矩后,将其输入法兰
计算模块中单独进行计算.


4.3.4 Base Ring 、Top Ring and Guest Plate

(1) PV Elite 中有以下四种裙座基础板结构
1）Simple Basering (no gussets) 只有基础板,无筋板.
2）Basering with Gusset Plates 基础板带筋板.
3）Basering with Gussets and Top Plate基础板带筋板和不连续的盖板
4）Basering with Gussets and Continuous Top Ring 基础板带筋板和连续的环
形盖板.

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（2）裙座基础板计算方法。

程序内有以下两种计算方法供选择:
1） The simplified method, 简化计算法.
2） The Neutral Axis Shift Method,中性轴计算法.

如果基础板置于钢结构之上,建议选用The simplified method方法, 如果基础板
置于水泥基础上,建议选用The Neutral Axis Shift Method方法.

Neutral Axis Shift Method法计算出的基础板厚较The simplified method法小.


（3）许用应力取值

基础板的许用弯曲应力 = 1.5*Sa(Sa规范中给定的许用应力)
盖板的许用应力 = 1.5*Sa(Sa规范中给定的许用应力)
无盖板及筋板时,裙座的许用应力按照ASME UG-23 计算
有盖板及筋板时,裙座的许用应力= 3.0*Sa(Sa规范中给定的许用应力)


5. Material Edit



建立材料数据库时，应注意以下各项内容：

5．1 TEMA Number

用于确定在材料在设计温度下的弹性模量,详见 TABLE D-10 MODULUS OF
ELASTICITY IN TEMA．

5.2 P number Thickness
用于根据材料厚度，确定探伤比例是否必须为１００％,详见 TABLE UCS-57 in
ASME VIII Division 1。

5.3 UCS-66 Chart Number
26

用于确定材料是否需要冲击试验。

1 对应 曲线A
2 对应 曲线B
3 对应 曲线C
4 对应 曲线D

参考UCS-66图的Notes确定材料应该对应的曲线。

6. PVElite 计算执行步骤

Step 0: Warnings and Errors
Step 1: Input Echo
Step 2: XY Coordinate Calculation
Step 3: Internal Pressure Calculation
Step 4: External Pressure Calculation
Step 5: Element and Detail Weight
Step 6: ANSI Flange MAWP
Step 7: Natural Frequency Calculation
Step 8: Wind Load Calculation
Step 9: Earthquake Load Calculation
Step 10:WindEarthquake Shear, Bending
Step 11:Wind Deflection
Step 12:Longitudinal Stress Constants
Step 13:Longitudinal Allowable Stress
Step 14:Longitudinal Stress Due to …
Step 15:Stress Due to Combined Load
Step 16:Center of Gravity Calculation
Step 17:Basering Calculation
……..
…
Step **:Vessel Design Summary
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建议:软件按照特定的顺序进行计算,要有选择地打印计算结果，没有必要全部打
印。


7. PVElite 计算计算结果解析

7．1 塔器计算结果分析

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