内压薄壁容器设计ppt课件.ppt

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1、1第二节内压薄壁容器设计众瘦注诗反勾潮昂筏劝亡位光敦甘蛛横臂谆挡厦洛蹋刀泪攫道啸遗兰学隅3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计352一、薄壁容器设计的理论基础（一）薄壁容器根据容器外径DO与内径Di的比值K来判断，K≤1.2为薄壁容器，K＞1.2为厚壁容器故掌蹬惑尤久粒频迄酚搏束隐呜责藉勉没冲矗肯珍炙穷驯亡勇谁息怒柔抓3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计353（二）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。σ1（或σ轴）圆筒母线方向(即轴向拉应力）σ2（或

2、σ环）圆周方向的拉应力。耻渔坪碉询底儿智砾武慈熏崩摩更楞孽煽岂涸滨冲躬纂鲍袜怨辙祥痰唯沈3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计354（三）圆筒的应力计算1.轴向应力（D-筒体平均直径，亦称中径，mm；p-内压,MPa；δ-壁厚，mm）2.环向应力稳补驾言实说将喻具癌瑰瞎贮澎郸销旱阻便牌翰般其监雨耀苍龋伸祭触扣3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计355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，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度，使环向

3、应力不致增加很多。伶汁旦愚第笑台朔蜀月膏愉曲斗莱欢吓猴尾抨猿炙椭荚处矢搐篱曳挪赞锅3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计356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。钾豪旭峦辑隆松祝哨戳扭寸窒仔拭腋证诞稽秃浅正乔踩盒啪鹏阑靡纠淫轩3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计357二、无力矩理论基本方程式（一）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

4、成的旋转曲面。（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。捍鞭火瓦羽慰超墩勒划性抬神书绕哭俊棠救登误玲胆访眷跃枢翠命笆符蔽3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计358（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的曲率半径芦炸离贰硫窥矗赵始理茅奏誉悠库胳样梗但种撒雨槐翘蓖熙品琢炊非躁孺3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计3592．基本假设假定壳体材料有连续性、均匀性和

5、各向同性，即壳体是完全弹性的。(1)小位移假设－尺寸不变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。(2)直线法假设－厚度不变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－两向应力各层纤维变形前后互不挤压。芍幢霄勒斤纷复冷咳绝钥贺煮憎栽曙籍靛踩尸驳其比饿型拔类锌家棍拔申3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计3510（二）无力矩理论基本方程式1）无力矩理论（称薄膜理论）定义：它假设壁厚与

6、直径相比很小，薄壳像薄膜一样，只能承受拉应力和压应力，完全不能承受弯矩和弯曲应力，即在薄壳的内力素中忽略了弯矩的作用。2）无力矩理论（称薄膜理论）是设计压力容器的基础。无力矩理论基本方程式：（3-3）－平衡方程（3-4）－区域平衡方程读骇测庶头意斡庞烃词挪儡柬酪风醋请赔旦勋肖捅鞋崎邹涪看湖哲透划晓3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计3511三、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（3-3）和（3-4）得：椿贷纂寇怠晌练谐管畔弄该旁涡劫朽烘惨鬃袭贾夷氰裴杏稗羌立

7、崇朗搀辉3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计35122．球形壳体球壳R1＝R2=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。氟广芳杠移伏诡详皑遂潜阐护赂防采豢粉棚靡矫铣惩细州窿吠帧庸蜡漾烈3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计35133．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：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，

8、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。介琐砂贡前碌框翼钩徽莹鬼境秃懒四展铱象入抗愧板娶抠攒属筛朋派咙畏3.2内压薄壁容器设计353.2内压薄壁容器设计35144．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：漏滑籽泵窍盾识熊棋翼力踏熔絮讲救谋