压力容器的强度与设计_应力分析

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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1山东省2013年5月压力容器检验员培训回转壳体的薄膜应力2山东省2013年5月压力容器检验员培训回转壳体的薄膜应力3山东省2013年5月压力容器检验员培训2021/6/184QingdaoUniversityofScienceandTechnology回转壳体的薄膜应力5山东省2013年5月压力容器检验员培训回转壳体的薄膜应力6山东省2013年5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7山东省2013

2、年5月压力容器检验员培训2、容器的几何特点⑴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。回转壳体的薄膜应力8山东省2013年5月压力容器检验员培训⑵回转壳体的几何特点①纵截面：用过C点和回转轴的平面截开壳体得到的截面称为纵截面。②锥截面：用过C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。③横截面：用垂直于回转轴的平面截开壳体得到的截面称为横截面。回转壳体的薄膜应力9山东省2013年5月压力容器检验员培训⑵回转壳体的几何特点回转壳体的薄膜应力10山东省2013年5月压力容器检验员培训二、回转壳体上

3、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11山东省2013年5月压力容器检验员培训回转薄壳上的环向应力回转壳体的薄膜应力12山东省2013年5月压力容器检验员培训㈠薄膜应力理论在圆柱壳体上的应用，回转壳体的薄膜应力13山东省2013年5月压力容器检验员培训，1、环向薄膜应力：２、经向薄膜应力：其中Ｄ为壳体中径。两点结论：⑴环向应力是经向（轴向）应力的２倍。⑵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。回转壳体的薄膜应力14山东省2013年5月压力容器检验员培训，㈡、球壳上的薄膜应力对于球壳，没有轴向和环向之分。直径与

4、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。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15山东省2013年5月压力容器检验员培训㈢、薄膜应力理论在椭圆壳体上的应用回转壳体的薄膜应力16山东省2013年5月压力容器检验员培训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：⑴在椭圆封头的顶点处：⑵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

5、。应力值连续变化。回转壳体的薄膜应力17山东省2013年5月压力容器检验员培训㈣、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回转壳体的薄膜应力18山东省2013年5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，在锥顶处，应力为零。因此，一般在锥顶开孔。回转壳体的薄膜应力19山东省2013年5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20山东省2013年5月压力容器检验员培训一、平板变形与内力分析1、环向弯曲应

6、力2、径向弯曲应力回转壳体的薄膜应力21山东省2013年5月压力容器检验员培训回转壳体的薄膜应力22山东省2013年5月压力容器检验员培训3、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23山东省2013年5月压力容器检验员培训周边简支、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：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24山东省2013年5月压力容器检验员培训二、弯曲应力与薄膜应力的比较

7、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25山东省2013年5月压力容器检验员培训第三节边界区内的二次应力一、边界应力产生的原因回转壳体的薄膜应力26山东省2013年5月压力容器检验员培训二、影响边界应力大小的因素回转壳体的薄膜应力27山东省2013年5月压力容器检验员培训三、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

8、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