压力容器设计外压薄壁圆筒的稳定性计算.ppt

压力容器生产工艺流程框图,第四章 外压容器设计,外压容器,真空操作容器、减压精馏塔的外壳,用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体,第一节 概述,第一节 概述,一、外压容器的稳定性,承受外压壳体失效形式,强度不足而发生压缩屈服失效,当外压达到一定的数值时，壳体的径向挠度随压缩应力的增加急剧增大，直至容器压扁，这种现象称为外压容器的失稳或屈曲。（讨论重点）,外压容器的失效形式,第一节 概述,失稳类型：,t与D比很小的薄壁回转壳，失稳时，器壁的压缩应力通常低于材料的比例极限，称为弹性失稳。,当回转壳体厚度增大时，壳体中的应力超过材料屈服点才发生失稳，这种失稳称为弹塑性失稳或非弹性失稳。,弹塑性失稳（非弹性失稳）,弹性失稳,第一节 概述,受外压形式：,讨论：受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题,第一节 概述,二、稳定性问题的基本概念,临界压力是表征外压容器抗失稳能力的重要参数,使外压容器失稳的最小外压力,临界压力（pcr）,第一节 概述,薄壁圆筒受侧向均布外力作用，一旦达到临界压力时，沿周向将形成几个波。,n=2,n=3,n=4,对于给定尺寸的圆筒，波数主要决定于圆筒端部的约束条件和这些约束之间的距离。,第一节 概述,外压圆筒的稳定条件,m稳定性安全系数，圆筒m=3,影响外压圆筒临界压力的主要因素,（1）材料的E、（2）结构尺寸D、t、L（3）圆筒的形状偏差,第一节 概述,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,基于以下假设：,圆柱壳厚度t与半径D相比 是小量，位移w与厚度t相 比是小量。,失稳时圆柱壳体的应力仍 处于弹性范围。,目的,理论,理想圆柱壳小挠度理论,线性平衡方程和挠曲微分方程,外压圆筒,长圆筒LLcr，失稳波数n=2，pcr与L无关,刚性筒失效形式不是失稳，而是压缩屈服破坏,短圆筒LLcr，失稳波数n2，pcr与L有关,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,对于钢质圆筒（=0.3）：,长圆筒的临界压力计算公式：,临界应力（临界压力在圆筒壁中引起的周向压缩应力）：,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,（3）对于薄壁圆筒，使长圆筒失稳的压力（pcr）远远小于使长圆筒屈服的压力（ps），即失稳破坏先于强度破坏。,注意,（1）长圆筒临界压力与圆筒的计算长度无关,（2）长圆筒抗失稳能力与E有关，而各类钢的弹性模量变化不大，因此采用高强度钢代替低强度钢，只能提高圆筒的强度，而不能显著提高其抗失稳能力。,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,短圆筒的临界压力,短圆筒的临界应力,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,带加强圈的圆筒,带加强圈的外压圆筒,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,受均布轴向压缩载荷圆筒的临界应力,轴向压缩圆筒失稳的形状,（a）非对称形式；（b）对称形式,（a）,（b）,第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算,本节重点,（1）失稳、临界压力、临界长度概念；（2）典型受载条件下圆筒临界压力（或应力）计算公式。,本 节 完,谢谢大家！,减压操作设备,带夹套搅拌釜,容器韧性断裂外观,