外压容器设计基础ppt课件.ppt

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1、第11章外压容器设计基础111外压容器设计基础11.1概述1、外压容器的失稳真空储罐夹套反应器211外压容器设计基础（续）外压圆筒筒壁内的压缩应力经常是当其数值还远远低于材料的屈服极限时，筒壁就已经被压瘪或发生褶皱，在一瞬间失去自身原来的形状。弹性失稳——在外压作用下，突然发生的筒体失去原形，即突然失去原来形状稳定性的现象。保证壳体的稳定性是外压容器能正常操作的必要条件3pppabc11外压容器设计基础（续）2、圆筒失稳形式的分类受外压的圆筒——411外压容器设计基础（续）（1）周向失稳（也称侧向失稳）——圆筒由于均匀径向外压引起的失稳。周向失稳时壳体断面由

2、原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波数n可以为2，3，4，……。p511外压容器设计基础（续）（2）轴向失稳——一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时，它仍然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。p611外压容器设计基础（续）（3）局部失稳——局部压力过大，如容器在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。局部范围的壳体壁内的压应力突变为弯曲应力711外压容器设计基础（续）11.2临界压力1、临界压力——壳体失稳时所承受的相应压力，用pcr表示。临界压应力——筒

3、体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力，以σcr表示。当外压低于临界压力（p＜pcr)时，压缩变形可以恢复当外压等于临界压力（p=pcr）时，壁内压缩应力和变形发生突变，变形不能恢复。811外压容器设计基础（续）长圆筒两端的边界影响可以忽略，压瘪时波数n=2，临界压力pcr仅与δe/Do有关，而与L/Do无关。短圆筒两端的边界影响显著，压瘪时波数为n＞2的正整数,pcr不仅与δe/Do有关，而且与L/Do有关。刚性圆筒壳体的L/Do较小，而δe/Do较大，故刚性较好。破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极限所致。计算时只要满足强度要求即可。长圆筒动画短圆筒

4、动画3波短圆筒动画4波2、长、短圆筒和刚性圆筒911外压容器设计基础（续）3、临界压力的理论计算公式（1）长圆筒临界压力可由圆环的临界压力公式推得，即与圆筒的材料和δe/Do有关，而与圆筒的长径比L/Do无关。1011外压容器设计基础（续）（2）短圆筒与圆筒材料和圆筒的有效厚度与直径之比δe/Do，圆筒的长径比L/Do有关1111外压容器设计基础（续）（3）刚性圆筒由于厚径比δe/Do较大，而长径比L/Do较小，一般不存在因失稳而破坏的问题，只需要校验其强度是否足够就可以。其强度校验公式与计算内压圆筒的公式是一样的，即or1211外压容器设计基础（续）4、影

5、响临界压力的因素（1）筒体几何尺寸的影响比较①和②：当L/D相同时，δ/D大者临界压力高。比较②和③：当δ/D相同时，L/D小者临界压力高。比较③和④：当δ/D相同时，有加强圈者临界压力高。临界压力1311外压容器设计基础（续）（a）筒壁的δ/D越大，筒壁抵抗弯曲的能力越强。所以，δ/D大者，圆筒的临界压力高。（b）封头刚性较筒体高，圆筒承受外压时，封头对筒壁能起一定支撑作用，但随着圆筒几何长度的增加而减弱。当圆筒的δ/D相同时，筒体短者临界压力高。1411外压容器设计基础（续）（c）当圆筒长度超过某一限度后，封头对筒壁中部支撑作用全部消失，圆筒pcr降低。

6、为不改变圆筒总长度的条件下，提高pcr，可在筒体外壁（或内壁）焊上足够大的刚性加强圈，使原来得不到封头支撑作用的筒壁。当筒体的δ/D和L/D值均相同时，有加强圈者临界压力高。1511外压容器设计基础（续）当筒体焊上加强圈后，原筒体的总长度对计算临界压力没有直接意义。计算长度是指两相邻加强圈的间距，对与封头相联的那段筒体来说，应把凸形封头中的1/3的凸面高度计入。1611外压容器设计基础（续）（2）筒体材料性能的影响圆筒失稳时，绝大多数情况下，筒壁内应力并没有达到材料的屈服极限。筒体几何形状突变，并非由于材料的强度不够而引起的。筒体的临界压力与材料的屈服极限没

7、有直接关系。材料弹性模量E和泊松比μ值大，其抵抗变形的能力就强，故临界压力也就高。但由于各种钢材的E和μ值相差不大，故选用高强度钢代替一般碳钢制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力。1711外压容器设计基础（续）（3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料不均匀而引起的。即使壳体的形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，但壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使临界压力的数值降低。1811外压容器设计基础（续）椭圆度的定义——e=（Dmax－Dmin）/DNDmax、Dmin——分别为壳体的最大及最小内直径；DN——

8、圆筒的公称直径。1911外压容器设计基础（续）5、临