压力容器设计中的力学知识.doc
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1、压力容器设计中的力学知识一 概述压力容器特点:承压、气体、易燃、有毒、设备集中安全性爆炸、泄漏。常规设计,采用弹性失效准则,而最大主应力为s、p1经验性,考虑若干因素、公式、条件、规则. 1安全字数大成本2规定结构形式、尺寸限制,如过渡数半径100%半径。3规定选材,防脆断。4制造要求,尤其是容易引起疲劳的部位加工。5没有考虑交变载荷。 分析设计:采用p3最大剪应力为判据,U2标志。1 要求应力分析,疲劳分析,热应力。2 应力分类。3 选材、结构、设计、制造、检验、使用限制 区别:降低成本(采用分析设计) 对疲劳寿命考虑更科学,定寿命。 国际趋势(其它待业亦同)静强度 安全寿命、损伤限。 无寿
2、命概念,疲劳寿命概念二 基本力学概念力学量、应力、应变、位移材料受力状态,主应力、折算应力力学分析强度:用应力、弹性、型性、疲劳、断裂、蠕变等。 刚度:变形 稳定性:塑性失稳、屈曲材料参数:E、V、s(0.2%屈服强度)、b、SN曲线、K1c、温度参数。三 力分析方法1。解析法材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学。 (公式)2数值法有限元等。3试验静力、疲劳。四 应力强度失效准则1 弹性失效p1 限制在屈服强度之下。( 常规设计)2 塑性 全部屈服。 一次弯曲应力。3 弹塑性失效。由二次应力。Q限制,部分屈服引起疲劳。4 疲劳失效:SN曲线,累积损伤达到失效5 断裂失效:脆性断裂,K1c应力
3、强度因子。裂数扩展寿命需进行分类检验(14)l 计算主应力 其中,对应三个主应力折算应力 四个弹性强度理论五 弹性力学一般原理条件、线性、弹性、材料1 圣维南原理若作用在物体表面上某一小部分上力学由一个静力互等力学(自平衡力学)代替,则在离这一部分较远处的应力颁布所受影响可以忽略不计。或叙述为: 作用在物体表面上某一小部分上的自平衡外力学只引起靠受力表面处附近区域的局部应力,在离受力表面稍远处,欺址甚小,可忽略不计。2 线性叠加原理:作用在物体上的两组外力的总和在物体内部的产生的效果(应力、应变、位移)等于此两组外力分别作用效果的总和。 内压外力 P1P2 特例:P1P22P1,温度应力机械载
4、荷条件:线性、弹性材料推广:疲劳损伤3 应力集中现象材料、几何形状、受力、局部约束、不连续处造成局部应力增加,本质上约束。六 热应力问题温度引起何种膨胀、收缩,产生应变,如果这些应变受到约束(来自外界或物体自身),则产生热应力。 外界约束 温度不均匀,几何不连续,自平衡。热应力向位一般方程:其余方程不变,平均、平衡、协调七 应力分类 :按载荷、区域、性质分类,具体见表基本出发点:(1)总体结构不连续,按管与封头封头与圆体连接按小孔、小圆 角半径、部分未焊透焊缝 (2)局部(3)总体热应力,整体明显变形(4)局部热应力,不产生显著变形(5)膜应力,沿壁厚的平均值。应力分为三类1 一次应力(P)(
5、机械载荷) 总体膜应力Pm,远离不连续处,不会产生应力再分布。 局部膜应力Pl,连接处,具体范围有规定。Pm与Pl不能共存。 一次弯曲应力Pb沿厚度线性分布,由机械栽荷可引起总体或局部没有不连续部位(封头)2 二次应力(Q)总体温差应力,几何不连续。弯曲应力。3 峰 值 应力(F)总应力中扣掉一次与二次应力应力分类步骤:对应于VAS1、2软件 选择部位、路径、由程序进行应力分类计算 分类 :膜应力:Pm或Pl(机械载荷)弯曲应力:Pb或Q峰 值 应力:F 分组计算(五组)PM,PL,PLPb,Pl+Pb+Q,Pl+Pb+Q+F 计算每组的主应力 强度数据例:几点说明:(1)应按照规范中表格判断
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