第七篇 压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力ppt课件.ppt

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1、第二篇压力容器第六章压力容器与化工设备常用材料第七章压力容器的薄膜应力、弯曲应力、二次应力第八章内压容器第九章外压容器与压杆的稳定计算第十章法兰连接第十一章人孔、手孔、视镜和液面计第十二章开孔补强与设备凸缘第十三章容器支座第十四章容器的焊接结果第十五章压力容器的监察管理与定期检验1回转壳体中的薄膜应力2圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力3边界区内的二次应力4强度条件5本章小结第七章压力容器的薄膜应力、弯曲应力、二次应力第一节回转壳体中的薄膜应力一、容器壳体的几何特点化工生产所用各种设备外部壳体的总称容器：贮罐反应釜如：贮罐、高位槽、换热器、塔器、反应釜第一节回转壳体中的薄膜应力容器一般由

2、筒体（壳体）、封头（端盖）、法兰、支座、接管及人（手）孔、视镜、安全附件等组成。其中筒体和封头是容器的主体。这些零件统称化工设备通用零部件，已经标准化，可直接选用。接管人孔封头支座筒体液面计第一节回转壳体中的薄膜应力容器的几何特点回转曲面：以任何直线或平面曲线为母线，绕其同平面内的轴线（回转轴）旋转一周形成的曲面。容器的主体是由回转曲面形成的。母线：绕轴线（回转轴）回转形成回转曲面的平面曲线或直线。第一节回转壳体中的薄膜应力以回转曲面为中间面的壳体用过壳体上的某点并与回转壳体内表面正交的倒锥面截开壳体得到的截面称作壳体的锥截面。锥截面不但与纵截面是正交的，而且与壳体的内表面也是正交的。

3、用过壳体上的某点和回转轴截开壳体得到的截面称作壳体的纵截面。显然回转壳体上所有的纵截面都是一样的。用垂直于回转轴的平面截开壳体，则得到的是壳体的横截面。纵截面锥截面横截面回转壳体：纵截面：锥截面：横截面：第一节回转壳体中的薄膜应力σmσθ回转薄壳承受内压以后，经线和纬线方向均伸长变形，因而在两个方向均产生拉应力：—经向应力：经向“纤维”受到拉伸，锥截面内产生经向拉伸应力，用σm表示，沿经向，与锥截面垂直。—环向应力：环向“纤维”受到拉伸，纵截面上产生环向拉伸应力，用σθ表示，沿纬向（环向），与纵截面垂直。二、回转壳体中的拉伸应力第一节回转壳体中的薄膜应力由于壳体壁厚相对直径来说是很小，

4、可视为薄膜，并认为σθ、σm沿壁厚均匀分布，故又称σθ、σm为环向薄膜应力和经向薄膜应力。σmσθ第一节回转壳体中的薄膜应力（一）圆筒形壳体上的薄膜应力σmσθ1.环向薄膜应力该段筒体受二力平衡：一个力是由作用在筒体内表面上介质压力p产生的合力N，另一个是筒壁纵截面上的环向薄膜应力σθ之合力T。σθlp第一节回转壳体中的薄膜应力1）合力NθpσθlD0DiD0、Di、Ri分别为外直径、内直径、内半径作用于任一曲面上介质压力所产生的合力等于介质压力与该曲面沿合力方向所得投影面积的乘积，与曲面形状无关。p第一节回转壳体中的薄膜应力2）合力T环向薄膜应力的合力（δ：壁厚）σθlD0Di3）平

5、衡p第一节回转壳体中的薄膜应力σm2.经向薄膜应力作用在封头上的介质压力的轴向合力N’：径向薄膜应力的合力T’：（D=Di+δ：中径）二力平衡：环向薄膜应力（D：中径）pN’第一节回转壳体中的薄膜应力环向薄膜应力（D：中径）经向薄膜应力（1）内压圆筒筒壁上各点处的薄膜应力相同，就某一点而言，该点的环向薄膜应力比轴向薄膜应力大一倍；（2）决定应力水平高低的截面几何量是圆筒壁厚与直径的比值，而不是壁厚的绝对值第一节回转壳体中的薄膜应力在直径与内压相同的情况下，球壳内的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

6、较为经济。（二）圆球形壳体上的薄膜应力第一节回转壳体中的薄膜应力第一节回转壳体中的薄膜应力（三）椭球形壳体上的薄膜应力σmσθσmσθ圆球椭球椭球baaaba=bbbaa=bσma=2babσθa=2bab第一节回转壳体中的薄膜应力a,b：分别为椭球壳的长、短轴半径，mm；x：椭球壳上任意点距椭球壳中心轴的距离mm。又称胡金伯格方程椭球形壳体的薄膜应力：O第一节回转壳体中的薄膜应力1）椭球壳上各点应力是不相等的，与点的位置（x，y）有关。经向应力与环向应力相等，均为拉应力。在壳体赤道处（x=a，y=0）：σm是常量，σθ是a/b的函数，即受椭球壳形状影响。当a/b=1时，椭球壳成为球壳

7、，这时壳体受力最为有利，a/b值增大时，椭球壳上最大应力增加，受力情况变差。在壳体顶点处（x=0，y=b）：第一节回转壳体中的薄膜应力2）当a/b≤2时，顶点处的应力值最大，赤道处的应力最小；顶点处赤道处σθabσmba第一节回转壳体中的薄膜应力规定a/b=2时的椭球封头为标准椭圆形封头：标准椭圆形封头：当a/b增加时，椭球顶点应力会增加，赤道处会出现压缩应力(a/b>1.44)，可能将椭球压扁。σma=2babσθa=2bab第一节回转壳体中