第四章第4节外压容器设计.ppt

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1、2023/9/13,Qingdao University of science and technology,1,主要内容：外压圆筒图算法原理外压封头的计算真空容器加强圈的计算 例题,第四节 外压容器的设计,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,2,关于外压容器临界压力计算,圆筒的类型；不同类型圆筒的临界压力计算公式不同。解析法求解需用应力，首先假设名义壁厚，计算临界长度，判断长、短圆筒，然后再进行计算临界压力，与设计压力进行比较，是一个非常复杂的试算过程。弹性范围内。,2023/9/13,Qingdao Universi

2、ty of science and technology,3,为了避免解析法设计的不足，各国均推荐采用图算法。图算法是工程设计中常用的方法，它适用于弹性及弹塑性失稳设计。图解法是以勃莱斯公式和拉默公式为基础的。,1 外压圆筒图算法原理,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,4,（1）临界压力计算,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,5,（2）临界应力计算,2023/9/13,Qingdao University of science and tech

3、nology,6,为了避开E值，其在塑性状态下为变值。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,7,临界应变与材料的E没有关系，仅是筒体几何尺寸的函数；建立的临界压应变与L/Do，Do/Se的函数关系，是以于勃莱斯公式和拉默公式为基础的。因此，只适用于仅存在周向应力、不存在轴向应力的情况。一旦建立了图形，则适用于不同的材料。如果在弹性范围内，就可用公式（5）（6），计算，否则需要查图计算。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,8,2023/9/13,Q

4、ingdao University of science and technology,9,计算图的绘制,绘制 关系图 注意：曲线图中的D用外径D0 代替。横坐标 用字母A代替。S0以 代替。,图3-1 外压或轴向受压圆筒和管子几何参数计算图（用于所有材料）,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,10,钢制长圆筒，在图上是垂直于横坐标的直线部分。钢制短圆筒：对应不同参数，不同。反映出米赛斯或拉默公式的适用范围，是一条斜线。本图与材料的E值无关。钢材取0.3，普遍使用。,2023/9/13,Qingdao Universit

5、y of science and technology,11,求解出临界应变后，可以通过材料的拉伸曲线求解临界应力。（3）许用外压的确定，此为外压计算的目的。工程实际中：长圆筒或者管子存在椭圆度，一般压力达到1/31/2临界压力就会被压瘪；在操作时由于操作条件的破坏，壳体实际承受的压力会比计算的压力大。m值根据我国设计规定取为3.0。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,12,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,13,2023/9/13,Qingd

6、ao University of science and technology,14,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,15,2 封头的稳定性计算,（1）外压球壳,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,16,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,17,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,18,（2）外压凸

7、形封头,外压凸形封头的稳定性计算与球壳相同，所考虑的仅是如何确定计算中涉及到的球壳半径R。碟形封头，仅球冠部分为压应力，因此以球冠的内半径作为计算半径Ri；椭圆形封头，取当量计算半径Ri=KDi，其中标准椭圆形封头为K=0.9。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,19,（3）外压锥形封头,1、对于60的外压锥形封头，按承受外压的等效圆柱形筒体计算。2、60的外压锥形封头按平板封头计算。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,20,3 真空容器加强圈

8、设计,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,21,将长圆筒转化为短圆筒，或者减少短圆筒的计算长度，目的是提高临界压力，有效地减少壁厚，提高稳定性；设计主要是确定加强圈的间距、截面尺寸及结构设计。间距就是保证必须将其转换为短圆筒，注意增加加强圈后的计算长度的计算；,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,22,装有加强圈的筒体，受外压作用时，作用在加强圈两侧各L/2 的外压力由何物承担？,2023/9/13,Qingdao University of sc

9、ience and technology,23,整个筒体和型钢制作的加强圈同时承担？筒体不承担，只有加强圈承担？压力是由筒体的有效段与加强圈所组成的具有组合截面的刚性环承担？GB150 采用的第三种。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,24,加强圈可采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢等材料供应方便且型钢具有较大的截面惯性矩。加强圈可设置在容器的内部或外部，并应环绕容器整个圆周。,加强圈和壳体的连接必须足够紧密，以保证加强圈和壳体一起承载，加强圈和壳体之间可采用连续焊或间断焊。当加强圈设置在筒体外时，焊缝长度不小于1/2周

10、长，设置在筒内时，焊缝总长度不少于1/3周长。,（1）加强圈结构设计,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,25,为保证筒体和加强圈的稳定性，加强圈不得被任意削弱或割断。因安装或设备结构需要割断时，其弧长应不小于相关规定数值。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,26,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,27,2023/9/13,Qingdao University of sc

11、ience and technology,28,（2）加强圈所需最小截面惯性矩的计算,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,29,I的含义为：为使在设计压力P的作用下圆环不失稳，该圆环截面所必需具有的最小轴惯性矩。求解上式时必须知道材料的E值，而E值只能在证明在纯弹性状态下失稳时，才能从手册中查取。解决的办法，采用图算法。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,30,2023/9/13,Qingdao University of science and

12、 technology,31,由于引入了A，则可以根据B-A曲线求取A，而B可以根据计算压力，圆筒外径和预先假设的型钢尺寸求取。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,32,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,33,（3）加强圈实际提供的截面惯性矩的计算,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,34,2023/9/13,Qingdao University of science a

13、nd technology,35,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,36,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,37,有关此方面的设计，有兴趣的同学请参阅文献：压力容器设计手册，董大勤主编，465-475。对此有进一步的讨论。,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,38,例题,2023/9/13,Qingdao University of science and technol

14、ogy,39,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,40,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,41,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,42,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,43,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,44,202

15、3/9/13,Qingdao University of science and technology,45,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,46,17,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,47,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,48,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,49,（1）外压圆筒几何参

16、数计算图中的系数A的含义是。（a）失稳时的应力(b)失稳时的轴向应变(c)失稳时的周向应变(d)前三项选择都不对；（2）外压容器设置加强圈的目的是为了。（a）开孔补强（b）延长容器的寿命（c）缩短容器长度（d）提高临界压力,思考题,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,50,思考题,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,51,2023/9/13,Qingdao University of science and technology,52,此部分结束,