《压力容器基础知识》ppt课件

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1、D级压力容器设计审批人员培训压力容器设计基础压力容器强度理论山东科技大学机电学院：胡效东电话：0532-80698108，15806590709电子邮箱：huxdd@163.com二〇一六年十月内容简介压力容器设计基础与强度理论一、概述二、强度设计的基本知识三、压力容器强度理论四、压力容器设计准则五、压力容器设计基本内容六、压力容器设计审核要点2一、概述压力容器的设计，就是根据给定的性能要求、工艺参数和操作条件，确定容器的结构型式，选择合适的材料，计算容器主要受压元件的尺寸，最后给出容器及其零部件的图纸和计算书，并提出相应的技术条件。正确、完整的设计应达到保证完成工艺生产，运行安

2、全可靠，保证使用寿命、制造、检验检测、安装、操作及维修方便易行，经济合理等要求。3一、概述压力容器设计中的关键问题是力学问题，即强度、刚度及稳定性问题。在本节中，主要讨论压力容器设计中的有关强度问题。4强度强度：就是结构在外载荷作用下，会不会因应力过大而发生破裂或者由于过度性变形而丧失其功用。具体来讲，就是在外载荷作用下，容器结构内产生的应力不大于材料的许用应力值，即：σ≤K〔σ〕t公式（1）这个公式就是强度问题的基本表达式。压力容器的设计计算就是围绕这一关系式而进行的。公式（1）中的左端项是结构内的应力，它是我们最为关心的问题。求解结构的应力状态，是一个十分复杂的问题。5强度常

3、用的方法有解析法（如弹性力学法、弹塑性分析法等）、试验法（如电阻应变计测量法、光弹法、云纹法等）及数值解法（如有限元法、边界元法等）。应用这些方法可以精确或近似地求出结构的应力，然而，每一种结构的应力都有其特殊性目前可求解的只是问题的绝大部分，仍有许多复杂结构的应力分析有待人们进一步探讨。6强度一点的应力状态最多可含有6个应力分量，哪个应力起主要作用，对失效起什么作用，如何控制才不致发生破坏，解决这一问题，就要选择相应的强度理论计算当量应力，以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较，将应力控制在许可范围内。对它们如何控制才不致发生破坏，解决这一问题，就要选择相应的强度理论计算当量应

4、力，以便与单向拉伸试验得到的许用应力相比较，将应力控制在许可的范围内。7强度σ≤K〔σ〕t公式（1）公式（1）中的右端项是强度控制指标，即材料的许用应力。它涉及到材料强度指标（如抗拉强度σb、屈服强度σs等）的确定及安全系数的选用等问题。当采用常规设计法，且只考虑静载问题时，系数K=1.0；如果考虑动载荷，或采用应力分析设计法，K≥1.0，此时设计计算将更加复杂。8强度把强度理论（公式(1)）具体应用到压力容器专业，就称这为压力容器的强度理论，它又增加了一些具体的规定和特殊要求，由此产生了一系列容器的设计规定和标准等。9强度1、强度设计的任务：内压容器的强度设计包含设备的壁厚设计

5、和在用设备的强度校核两方面。1）设计型计算——根据给定的公称直径以及设计压力和温度，设计出合适的壁厚，以保证设备安全可靠。2）校核型计算——根据已有的设备公称直径以及工作压力和温度，判断设备的使用安全性。10强度2、内压薄壁圆筒与封头的强度计算公式，以壳体无力矩理论为推导基础，其推导过程如下：①  根据薄膜理论进行应力分析，确定薄膜应力状态下的主应力；②  根据弹性失效的设计准则，应用强度理论确定应力的强度判据；③对封头，考虑到薄膜应力的变化和边缘应力的影响，按壳体中的应力状况在公式中引进应力增强系数。④  根据应力强度判据，考虑腐蚀等实际因素导出具体的计算公式。11二、强度设计

6、的基本知识1、关于弹性失效的设计准则设计压力容器时，为了保证结构安全可靠的工作，必须留有一定的安全裕度，即强度安全条件：12二、强度设计的基本知识2、强度理论及其相应的强度条件借助于强度理论，将二向和三向应力状态转换成单向拉伸应力状态的相当应力，同时须解决两个问题：13二、强度设计的基本知识①  根据应力状态确定主应力；②  确定材料的许用应力。对承受均匀内压的薄壁容器，其主应力为：14三、压力容器强度理论1、第一强度理论（最大主应力理论）及相应的强度条件第一强度理论认为在三向应力中，若最大应力小于许用应力，则安全。其强度条件为：15三、压力容器强度理论2、第二强度理论（最大线应

7、变理论）及相应的强度条件第二强度理论认为在三向应力中，若最大线应变小于许用应变，则安全。其强度条件为：16三、压力容器强度理论3、第三强度理论（最大剪应力理论）及相应的强度条件第三强度理论认为最大剪应力（σ1－σ3）是引起材料屈服破坏的主要因素。其强度条件为：17三、压力容器强度理论4、第四强度理论（形状改变比能理论）及相应强度条件第四强度理论认为设备构件受外力产生弹性变形时，物体内部也就积蓄了能量，即变形能。单位变形体体积内所积蓄的变形能称为变形比能。当构件变形比能达到材料的极