外壓容器壁厚計(jì)算.ppt

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1、第三章外壓容器設(shè)計(jì)目錄外壓容器的穩(wěn)定性1外壓薄壁容器壁厚確定2外壓薄壁圓筒的加強(qiáng)圈3第一節(jié)外壓容器的穩(wěn)定性一、外壓容器的失效形式◆基本概念●外壓容器：容器外部壓力大于內(nèi)部壓力?！袷В喝萜魇チ苏５墓ぷ髂芰Α！敉鈮喝萜鞯氖问健裢鈮喝萜鞯氖б皇菑?qiáng)度不夠，二是穩(wěn)定性不足。外壓薄壁容器失穩(wěn)是主要的失效形式。二、外壓容器的失穩(wěn)過程及臨界壓力的概念◆失穩(wěn)的概念容器強(qiáng)度足夠卻突然失去了原有的形狀，筒壁被壓癟或發(fā)生褶縐，筒壁的圓環(huán)截面一瞬間變成了曲波形。這種在外壓作用下，筒體突然失去原有形狀的現(xiàn)象稱彈性失穩(wěn)。容器發(fā)生彈性失穩(wěn)將使容器不能維持正常操作，造成容器失效?！羧?/p>

2、器失穩(wěn)形式●側(cè)向失穩(wěn)由于均勻側(cè)向外壓引起失穩(wěn)叫側(cè)向失穩(wěn)?！褫S向失穩(wěn)薄壁圓筒承受軸向外壓，當(dāng)載荷達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，也會(huì)喪失穩(wěn)定性。失穩(wěn)，仍具有圓環(huán)截面，但破壞了母線的直線性，母線產(chǎn)生了波形，即圓筒發(fā)生了褶縐?！窬植渴Х€(wěn)在支座或其他支承處以及在安裝運(yùn)輸中由于過大的局部外壓也可能引起局部失穩(wěn)。◆臨界壓力的概念臨界壓力是導(dǎo)致容器失穩(wěn)的最小外壓力。三、臨界壓力的計(jì)算◆影響臨界壓力的因素臨界壓力的大小與筒體幾何尺寸、材質(zhì)及結(jié)構(gòu)因素有關(guān)?！敉鈮簣A筒形容器的分類：按失穩(wěn)情形式將外壓圓筒分為三類：長圓筒、短圓筒、剛性圓筒◆臨界壓力的計(jì)算●長圓筒●短圓筒應(yīng)用以上兩式應(yīng)滿足兩個(gè)條件：＊

3、臨界應(yīng)力＊圓筒的圓度應(yīng)符合GB150的規(guī)定?！駝傂詧A筒四、外壓圓筒類型的判定◆臨界長度計(jì)算●臨界長度區(qū)分不同類型圓筒的特征長度?！衽R界長度的計(jì)算＊區(qū)分長圓筒和短圓筒的臨界長度Lcr＊區(qū)分短圓筒和剛性圓筒的臨界長度Lˊcr◆計(jì)算長度確定●計(jì)算長度計(jì)算長度是指圓筒上相鄰兩剛性構(gòu)件（如封頭、加強(qiáng)圈等）的距離。對(duì)具有凸形封頭無加強(qiáng)圈的圓筒其計(jì)算長度L=圓筒長度+兩封頭直邊高度+兩封頭曲面深度的1/3?！裢鈮簣A筒計(jì)算長度◆圓筒類型的判定●當(dāng)L≥Lcr時(shí)，為長圓筒；●當(dāng)L≤Lˊcr時(shí)，剛性圓筒；●當(dāng)Lcr＞L＞Lˊcr時(shí)，為短圓筒。第二節(jié)外壓薄壁容器壁厚確定一、設(shè)計(jì)參數(shù)◆設(shè)

4、計(jì)外壓力對(duì)真空容器當(dāng)在容器上裝有安全閥時(shí)，設(shè)計(jì)外壓力取1.25倍的最大外、內(nèi)壓力差與0.1MPa二者中的小值；當(dāng)容器未裝有安全閥時(shí)，設(shè)計(jì)外壓力取0.1MPa?！粼囼?yàn)壓力外壓容器依然以內(nèi)壓力進(jìn)行壓力試驗(yàn)，其試驗(yàn)壓力為：●液壓試驗(yàn)●氣壓試驗(yàn)二、外壓薄壁容器不失穩(wěn)的條件容器的穩(wěn)定條件為：式中—計(jì)算外壓力，MPa[p]—許用外壓力，MPa.三、圓筒壁厚確定的解析法◆圓筒的厚度表達(dá)式●長圓筒●短圓筒◆壁厚確定的步驟●確定、pc、t、C、E、L、、、等相關(guān)參數(shù)；●假設(shè)圓筒的名義厚度，得；●計(jì)算臨界長度、并與比較，確定圓筒的類型；●計(jì)算、[p]、●比較：若、且，則以上假設(shè)的滿

5、足要求；若＜，則重新假設(shè)另一較大的，重復(fù)以上各步、直至滿足要求為止；若、但＞，則改用圖算法?！裥：藟毫υ囼?yàn)時(shí)圓筒的強(qiáng)度。四、圓筒壁厚確定的圖算法◆圖解法的依據(jù)圖算法的基礎(chǔ)是解析法，將解析法的相關(guān)公式經(jīng)過分析整理，繪制成兩張圖。一張圖反映圓筒受外壓力后，變形與幾何尺寸之間的關(guān)系，稱為幾何參數(shù)計(jì)算圖，另一張圖反映不同材質(zhì)的圓筒在不同溫度下，所受外壓力與變形之間關(guān)系的圖，稱為厚度計(jì)算圖，此圖不同的材料有不同的圖。◆圖算法的步驟利用圖算法設(shè)計(jì)不同類型的圓筒其過程也有所不同，現(xiàn)以≥20的圓筒為例說明●確定、pc、t、C、E、L、、等相關(guān)參數(shù)；●假設(shè)圓筒的名義厚度，得●計(jì)算

6、的值；●在幾何參數(shù)計(jì)算圖上，由L/Do和Do/δe在橫坐標(biāo)上找到系數(shù)A值，若L/DO大于50、用L/DO=50查圖，若L/DO小于0.05，用L/DO=0.05查圖；●根據(jù)圓筒所用材料選厚度計(jì)算圖，在此圖上由第（4）步所得A值和設(shè)計(jì)溫度t在縱坐標(biāo)上找到系數(shù)B值，并按下式計(jì)算許用外壓力[p],即若A值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則直接用下式計(jì)算許用外壓力[p],即●比較若[p]≥pc,則以上假設(shè)的滿足要求,否則重新假設(shè)另一較大的，重復(fù)以上各步、直至滿足要求為止?！裥：藟毫υ囼?yàn)時(shí)圓筒的強(qiáng)度。五、外壓封頭壁厚確定的圖算法受外壓力的凸形封頭（半球形、橢圓形、碟形），利用

7、圖算法按如下步驟確定壁厚?！窦僭O(shè)封頭的名義厚度，得●計(jì)算的值對(duì)半球形封頭，Ri為半球形內(nèi)半徑；對(duì)橢圓形RO=K1Do，K1按表3-1查??；對(duì)碟形封頭Ro=球面部分內(nèi)半徑。●計(jì)算臨界應(yīng)變A值●根據(jù)圓筒所用材料選厚度計(jì)算圖，在此圖上由第（3）步所得A值和設(shè)計(jì)溫度t在縱坐標(biāo)上找到系數(shù)B值，并按下式計(jì)算許用外壓力[p],即若A值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則直接用下式計(jì)算許用外壓力[p],即●比較：若[p]≥pc,則以上假設(shè)的滿足要求,否則重新假設(shè)另一較大的，重復(fù)以上各步、直至滿足要求為止。對(duì)于承受外壓力的錐形殼體，當(dāng)半頂角α＞60o時(shí)，按平封頭計(jì)算；當(dāng)α≤60o時(shí)，因

8、錐殼與圓筒連接處存在變形