4 压力容器设计3(2)课件

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1、4.压力容器设计4.3常规设计CHAPTERⅣDesignofPressureVessel14.3常规设计4.1概述4.2设计准则4.3常规设计4.4分析设计4.5疲劳分析4.6压力容器设计技术进展4.3.3封头设计4.3.4密封装置设计4.3.5开孔和开孔补强设计4.3.6支座和检查孔4.3.7安全泄放装置4.3.2圆筒设计4.3.1概述4.3.8焊接结构设计4.3.9压力试验24.3.2.1筒体结构4.3.2.2内压圆筒的强度设计4.3.2.4外压圆筒设计4.3.2.3设计技术参数的确定4.3常规设计4.3.3

2、封头设计4.3.4密封装置设计4.3.5开孔和开孔补强设计4.3.6支座和检查孔4.3.7安全泄放装置4.3.2圆筒设计4.3.1概述4.3.8焊接结构设计4.3.9压力试验34.3.2.4外压圆筒设计4.3.2.4外压圆筒设计工程设计方法主要内容加强圈的设计计算有关设计参数的规定圆筒轴向许用应力的确定图算法原理44.3.2.4外压圆筒设计外压圆筒设计解析法图算法一、解析法求取外压容器许用压力：①假设筒体的名义厚度δn；②计算有效厚度δe；③求出临界长度Lcr，将圆筒的外压计算长度L与Lcr进行比较，判断圆筒属于长

3、圆筒还是短圆筒；④然后根据圆筒类型，选用相应公式计算临界压力Pcr；⑤再选取合适的稳定性安全系数m，计算许用外压[p]=5⑥比较设计压力p和[p]的大小。若p小于等于[p]且较为接近，则假设的名义厚度δn符合要求；否则应重新假设δn，重复以上步骤，直到满足要求为止。特点：反复试算，比较繁琐。4.3.2.4外压圆筒设计6假设：圆筒仅受径向均匀外压，而不受轴向外压，与圆环一样处于单向（周向）应力状态。二、图算法原理：（标准规范采用）中的厚度t改为有效厚度δe，得：将式（2-92）4.3.2.4外压圆筒设计7长圆筒临界压

4、力短圆筒临界压力圆筒在pcr作用下，产生的周向应力为避开材料的弹性模量E（塑性状态为变量），采用应变表征失稳时的特征：不论长圆筒或短圆筒，失稳时周向应变（按单向应力时的虎克定律）为：（4-21）4.3.2.4外压圆筒设计8将长、短圆筒的pcr公式分别代入应变式中，得长圆筒（4-22）短圆筒（4-23）（4-24）4.3.2.4外压圆筒设计9令A=εcr，以A作为横坐标，L/Do作为纵坐标，Do/δe作为参量绘成曲线；见图4-6与材料弹性模量E无关，对任何材料的筒体都适用。长圆筒——与纵坐标平行的直线簇，失稳时周向应

5、变A与L/Do无关；短圆筒——斜平行线簇，失稳时A与L/Do、Do/δe都有关。径向受均匀外压，径向和轴向受相同外压的圆筒：（1）几何参数计算图：L/Do—Do/δe—A关系曲线4.3.2.4外压圆筒设计104.3.2.4外压圆筒设计11（2）厚度计算图（不同材料）：B—A关系曲线代入式（4-21）整理得：（4-21）即由L/Do，Do/δe——图4-6——周向应变A——找出A与pcr的关系——判定筒体在操作外压力下是否安全。对临界压力pcr，引入稳定性安全系数m，许用外压力[p]，故pcr=m[p]查4.3.2.

6、4外压圆筒设计12令B=，GB150，ASMEⅧ-1均取m=3，代入上式得：（4-25）＃以A和B为坐标轴得厚度计算图，以σ—ε为基础，图4-7～图4-9为几种常用钢材的厚度计算图。温度不同，曲线不同；＃直线部分表示材料处于弹性，属于弹性失稳，B与A成正比，由A查B时，若与曲线不相交，则属于弹性失稳，可由，求取B。由该式建立B与A的关系图4.3.2.4外压圆筒设计134.3.2.4外压圆筒设计144.3.2.4外压圆筒设计154.3.2.4外压圆筒设计16三、工程设计方法外压圆筒（Do／δe）薄壁圆筒（Do／δe≥

7、20）失稳Do／δe＝20厚壁圆筒（Do／δe＜20）失稳强度失效4.3.2.4外压圆筒设计171、Do/δe≥20薄壁筒体，稳定性校核：a.假设名义厚度δn，令δe=δn-C，算出L/Do和Do/δe；b.以L/Do、Do/δe值由图4-6查取A值，若L/Do值大于50，则用L/Do=50查取A值；4.3.2.4外压圆筒设计18c.由材料选——厚度计算图（图4-7～图4-9）（4-26）B按式（4-26）计算许用外压[p]：温度对应的E线在图上没有时，插值A在材料线左方时，，按式（4-27）计算许用外压[p]：（

8、4-27）系数A设计温度根据4.3.2.4外压圆筒设计19图4-10图算法求解过程4.3.2.4外压圆筒设计20d.pc≤[p]且较接近——假设的名义厚度δn合理pc＞[p]——假设δn不合理——重设δn，直到满足4.3.2.4外压圆筒设计212、Do/δe＜20厚壁筒体求取B值的计算步骤同Do/δe≥20的薄壁筒体；但对Do/δe＜4.0的筒体，应按式（4