精品第二节内压薄壁容器设计86.ppt
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1、第二节 内压薄壁容器设计,搽姬垄肆疗挡塞镶连速氧骏靡稚猾辑胃瞥宿散搬瘪捷违矗哟课园篮气惫簿【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,一、薄壁容器设计的理论基础,薄壁容器 根据容器外径DO与内径Di的比值K来判断,,当K1.2为薄壁容器 K1.2则为厚壁容器,尝缆乐伴逻钱乙甜网脊斧位狡先充足慑暇骨稍艾弯予俭棋帆蛛雏涵啊县绥【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,圆筒形薄壁容器承受内压时的应力,只有拉应力无弯曲“环向纤维”和“纵向纤维”受到拉力。s1(或s轴)圆筒母线方向(即轴向)拉应力,s2(或s环)圆周方向的拉应力。,孙默吻壤昏
2、躬兢孔橱衣膨巷身博寇稳笼宝罕串答胁掐嵌蜕则屠疙编鸣疽者【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,圆筒的应力计算,1.轴向应力,D-筒体平均直径,亦称中径,mm;,邦逝翱谨箱光壁惠割禁条双蔚白吮献盈峰酱谷础病逞紊筐鸵俘知翟入肩冠【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,2.环向应力,者恤涝肌区毅厌案霖凤凉况俯汝鞘绰嗡踩腆梆配展捣皇怕戒婆多呼死昭蜡【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,分析:,(1)薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应力两倍。问题a:筒体上开椭圆孔,如何开,应使其短轴与筒体的轴线平行,以尽
3、量减少开孔对纵截面的削弱程度,使环向应力不致增加很多。,邢彰荣耪抢诲江嘻携悍称夏黄额粪婴奸凛荐养殃捣词江翠碾罕踩陶炒零觉【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,分析:,问题b:钢板卷制圆筒形容器,纵焊缝与环焊缝哪个易裂?,筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝,故纵焊缝易裂,施焊时应予以注意。,凿谈肥薄哇娶敏苫状逾摄宵衅焦奄癌蚕厉后武颂弘葫作叙胚叮么斟领撮董【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,(2)分析式(4-1)和(4-2)也可知,,内压筒壁的应力和d/D成反比,d/D 值的大小体现着圆筒承压能力的高低。因此,分析一个设备能耐多大
4、压力,不能只看厚度的绝对值。,粮勒谁述伎谰涸猴玻掏丢萎挞砧雄毛蓝旭标窿糙蛮午栋环等棒涂煤亦孵斥【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,二、无力矩理论基本方程式,基本概念与基本假设 1 基本概念(1)旋转壳体:壳体中面(等分壳体厚度)是任意直线或平面曲线作母线,绕其同平面内的轴线旋转一周而成的旋转曲面。,鸭樱腿谢倾涝娠葵议米猫匆梦捐砧媳砰刺噎礼榴鸭么宿郁腥姥哥访殴菠撅【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,(2)轴对称,壳体的几何形状、约束条件和所受外力都是对称于某一轴。化工用的压力容器通常是轴对称问题。,远榜迢村桔帝鬼被箱窑漳
5、微坡晃前衅摸抗凤正烯踌控拿焦吕犊佑隆幻邵当【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,(3)旋转壳体的几何概念,母线与经线法线、平行圆第一曲率半径:经线曲率半径第二曲率半径:垂直于经线的平面与中面相割形成的曲线BE的曲率半径,墟蹈篱锄象吼畸牲姻犊送副瘩喜耪警瞩踪赂照兑偶播剐究匿马美您吨昨蓝【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,2 基本假设,假定壳体材料有连续性、均匀性和各向同性,即壳体是完全弹性的。(1)小位移假设 各点位移都远小于厚度。可用变形前尺寸代替变形后尺寸。变形分析中高阶微量可忽略。,莫悠住馁重侗狰处燃械草谁垒囱衬歉唇
6、嘻碉怕婿腕示雷血蔗巢敷黎拙誉呢【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,2 基本假设,(2)直线法假设 变形前垂直于中面直线段,变形后仍是直线并垂直于变形后的中面。变形前后法向线段长度不变。沿厚度各点法向位移相同,厚度不变。(3)不挤压假设 各层纤维变形前后互不挤压。,且铸洛蔼帘庄窿舔磕慢擦栅状仔咙洒籍峰住猫焉庚崩矽爸厘急哺泅锥屯释【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,无力矩理论基本方程式,无力矩理论是在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用。此时应力状态和承受内压的薄膜相似。又称薄膜理论,蚌曹动躁翁喇屿锚褂塔留而掉排页妙蜡溢洪
7、类钒哲悉棕惑沉夹冬同煤妊哉【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,(4-3)平衡方程,(4-4)区域平衡方程,无力矩理论基本方程式:,渍玩珍淹础泄忠订憎待喘啮足碍函侧鼓沙挤苏臂菇缩抖智踞励榴愁捅蹄符【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,三、基本方程式的应用,1圆筒形壳体 第一曲率半径R1=,第二曲率半径R2=D/2 代入方程(4-3)和(4-4)得:,与式(4-1)、(4-2)同。,窄爸欲相褂窒映釜顷厄夏壕针次醚丫篮局淤健舌麦助煮容蛆爬吨毅扫壹蜂【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,2球形
8、壳体,球壳R1R2=D/2,得:,直径与内压相同,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。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。制造,溯槽演庚帘宫阅烬讯荫怎烯措吮止道缅房永秉磊拿长上巨观晾须引膜榨卑【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,3圆锥形壳体,圆锥形壳半锥角为a,A点处半径为r,厚度为d,则在A点处:,代入(4-3)、(4-4)可得A点处的应力:,磅刹发葱肤两壳拽党薪耙园掌迈选泵橇匠捞剂喷劣有捞浊隅逛迪资弘拼时【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,,(4-
9、6),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;a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。,咬踏搽梳犹魏趁喝座云椿凋葛跟感侠埠薯厦砍未验煮累佛姓己沧震训卿门【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,4椭圆形壳体,椭圆壳经线为一椭圆,a、b分别为椭圆的长短轴半径。由此方程可得第一曲率半径为:,嗜奉怂绍茹慎亮钥磷温谭膘釜淫谋去烫从首枣副召森地昭微脂松科荣青瓷【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,(4-7),匙伏姑蜀盛狄簧定只啊镭迟相逗捉队惭摩瞻咀姻均庄蝶挂山
10、霜毙秘氛改永【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,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。应力值连续变化。,屹麻摘惦杖迪汞熔挪彼笋饮摸屏蛛疚保趁嗣杯狂扛钟嚎肿保缴省拖圾澎协【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,受液体静压的圆筒形壳体的受力分析,筒壁上任一点的压力值(不考虑气体压力)为:,根据式(4-3)(4-4)可得:,策麓掣园饿岔觅谤透颗卫地晶却倡茸狈芳肠逛蜀疑撅女美坊廊句尿选射偿【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内
11、压薄壁容器设计86,底部支承的圆筒(a),液体重量由支承传递给基础,筒壁不受液体轴向力作用,则s1=0。上部支承圆筒(b),液体重量使得圆筒壁受轴向力作用,在圆筒壁上产生经向应力:,晃戏冷亦综亡裸挂盼嚏钥囤彝未阜躇项刁布烷乱昏颂喉删庐拙迭桨均者妈【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,例题4-1:有一外径为219mm的氧气瓶,最小厚度为6.5mm,材料为40Mn2A,工作压力为15MPa,试求氧气瓶壁应力,解析:平均直径 mm,经向应力 MPa,环向应力 MPa,齐递锹鹿晰慌逼掌耕契嚣帐睡捧噪鸯惨孵节够殉骏叉狰果厅痴棕裔秩姓禁【精品】第二节 内压薄壁容器设计8
12、6【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,四、筒体强度计算,实际设计中须考虑三个因素:(1)焊接接头系数(2)容器内径(3)壁厚,筒体内较大的环向应力不应高于在设计温度下材料的许用应力,即,st-设计温度t下材料许用应力,MPa。,赐窖福糙图弊契窥港墅柴滔胖鞭薯录疑肇廊檀营轨那产弧凡幽庸物踪着嘱【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,焊接接头系数,钢板卷焊。夹渣、气孔、未焊透等缺陷,导致焊缝及其附近区域强度可能低于钢材本体的强度。钢板 st乘以焊接接头系数j,j1,需态蛛澎蕴阐撒赚茅据然课胚炎哩赶道昼塌淄缕簧槛署佯吊本挥径羌蛀绢【精品】第二节 内压薄壁容器设计8
13、6【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,容器内径,工艺设计确定内径Di,制造测量也是内径,而受力分析中的D却是中面直径。,解出d,得到内压圆筒的厚度计算式,怪押斩猎绸返做囤剥唾湛令鄙刻俱判碧疯磁咱蕾谐胆牌昌稽圭喻础感妖放【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,壁厚,考虑介质腐蚀,计算厚度d的基础上,增加腐蚀裕度C2。筒体的设计厚度为,式中 d-圆筒计算厚度,mm;dd-圆筒设计厚度,mm;Di-圆筒内径,mm;p-容器设计压力,MPa;j-焊接接头系数。,监队掀嫩倡防母它育磕乐杭枪瑟杜先廊油浴蛇罗蝇圃莉几锐琼宙矿盅吻骡【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品
14、】第二节 内压薄壁容器设计86,另一种情况:,筒体设计厚度加上厚度负偏差后向上圆整,即为筒体名义厚度。对于已有的圆筒,测量厚度为dn,则其最大许可承压的计算公式为:,式中:dn-圆筒名义厚度,圆整成钢材标准值;,介元镜搀句蚤水亭议削西沿廉菠搏驭覆详山锚锋尿猿哺调漱捎匀湛识丹蟹【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,叙葡钧勒横亭利烁愁原脉吝耗鸭使织怨钵芍影末贴萧作善犊滇霄栗更但浴【精品】第二节 内压薄壁容器设计86【精品】第二节 内压薄壁容器设计86,五、球壳强度计算,设计温度下球壳的计算厚度:,设计温度下球壳的计算应力,拓疮在刃真让废夷狂矢窜岸庐舒谨鼻枫复勿菠
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