压力容器的强度与设计_应力分析.ppt

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1、压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力压力容器的强度与设计 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1 1山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2 2山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 3 3山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 2022/12/282022/12/284 4Qingdao University of Science and Technology Qingdao Univers

2、ity of Science and Technology 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 5 5山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 6 6山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 第一节 回转壳体中的薄膜应力一、容器壳体的几何特点1、容器：设备的外壳。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 7 7山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 2、容器的几何特点 回转曲面：以任何直线或平面曲线为母线，绕其同平面内的轴线旋转一周所形成的曲面

3、。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 8 8山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的几何特点 纵截面：纵截面：用过用过C C点和回转轴的平面截开壳体得到的截面称点和回转轴的平面截开壳体得到的截面称为纵截面。为纵截面。锥截面：锥截面：用过用过C C点并与回转壳体内表面正交的倒锥面截开点并与回转壳体内表面正交的倒锥面截开壳体得到的截面称为锥截面。壳体得到的截面称为锥截面。横截面：横截面：用垂直于回转轴的平面截开壳体得到的截面称为用垂直于回转轴的平面截开壳体得到的截面称为横截面。横截面。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 9 9山东省山东省201

4、32013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的几何特点回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1010山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 二、回转壳体上的拉伸应力环向薄膜应力、经向薄膜应力回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1111山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 n n回转薄壳上的环向应力回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1212山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 薄膜应力理论在圆柱壳体上的应用，回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应

5、力 1313山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 ，1 1、环向、环向薄膜应力：薄膜应力：、经向薄膜应力：、经向薄膜应力：其中为壳体中径。其中为壳体中径。两点结论：两点结论：环向环向应力是经向（轴向）应力的倍。应力是经向（轴向）应力的倍。筒体壁厚与直径的比值决定应力水平的高低，筒体壁厚与直径的比值决定应力水平的高低，而不是壁厚的绝对值。而不是壁厚的绝对值。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1414山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 ，、球壳上的薄膜应力、球壳上的薄膜应力对于球壳，没有轴向和环向之分。u 直

6、径与内压相同，球壳内应力仅是圆筒形壳体环向应力的一半，即球形壳体的厚度仅需圆筒容器厚度的一半。u 当容器容积相同时，球表面积最小，故大型贮罐制成球形较为经济。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1515山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 、薄膜应力理论在椭圆壳体上的应用回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1616山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 u 标准椭圆封头的薄膜应力化工常用标准椭圆形封头，a/b=2，故有：在椭圆封头的顶点处：在赤道处：其薄膜应力的分布特点为：顶点应力最大，经向应力与环向应力是相

7、等的拉应力。顶点的经向应力比边缘处的经向应力大一倍；顶点处的环向应力和边缘处相等但符号相反。应力值连续变化。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1717山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 、薄膜应力理论在锥形壳体上的应用薄膜应力理论在锥形壳体上的应用锥形壳体锥截面上的薄膜应力锥形壳体锥截面上的薄膜应力 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1818山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 锥形壳体环向应力是经向应力两倍，随半锥角a的增大而增大；半锥角要选择合适，不宜太大。在锥形壳体大端r=R时，应力最大，在锥顶

8、处，应力为零。因此，一般在锥顶开孔。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 1919山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 第二节 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2020山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 一、平板变形与内力分析1 1、环向弯曲应力、环向弯曲应力2 2、径向弯曲应力、径向弯曲应力回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2121山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2222山东省山东

9、省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 3 3、环向和径向弯曲应力的分布规律及最大值、环向和径向弯曲应力的分布规律及最大值回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2323山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 u 周边简支、承受均布载荷的圆平板，最大弯曲应力出现在板的中心处，其值为：对于化工用钢，则：u 周边固支、承受均布载荷的圆平板，最大弯曲应力出现在板的四周，其值为：上述公式中的“”代表圆板上表面的应力，带“”表示的是下表面的应力。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2424山东省山东省20132013年年5 5月压力容

10、器检验员培训月压力容器检验员培训 二、弯曲应力与薄膜应力的比较与结论二、弯曲应力与薄膜应力的比较与结论上面两个式可以统一为：其中K为系数，对于周边简支圆平板：对于周边固支圆平板：为了与同直径，同厚度的圆柱形壳体所产生的薄膜应力进行比较，将上式写成：可见圆平板的应力是圆柱体的倍，此值非常大。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2525山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 第三节第三节 边界区内的二次应力边界区内的二次应力 一、边界应力产生的原因一、边界应力产生的原因回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2626山东省山东省20132013年年5 5月压

11、力容器检验员培训月压力容器检验员培训 二、影响边界应力大小的因素二、影响边界应力大小的因素回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2727山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训 三、边界应力的性质三、边界应力的性质边缘应力具有局限性和自限性两个基本特性：（1）局限性大多数都有明显的衰减波特性，随离开边缘的距离增大，边缘应力迅速衰减。（2）自限性弹性变形相互制约，一旦材料产生塑性 变形，弹性变形约束就会缓解，边缘应力自动受到限制，即边缘应力的自限性。塑性好的材料可减少容器发生破坏。回转壳体的薄膜应力回转壳体的薄膜应力 2828山东省山东省20132013年年5 5月压力容器检验员培训月压力容器检验员培训