不带过渡段的圆锥壳体与圆筒连接时的强度研究.pdfVIP

第40卷第l期 机械工程学报 vol40N01 200 2o4 4年1月 Jall 0 CHINESEJoURNAL0FMECHANICALENGINEERING 不带过渡段的圆锥壳体与圆筒连接时的强度研究 王艳朱瑞林 (湘潭大学机械学院湘潭411105) 摘要：根据经典力学理论建立了求解圆锥壳与圆筒连接时的弯曲应力的理论，在此基础上，系统地研究了圆锥壳 与圆筒连接时的强度问题。认为若按径向弯曲应力的控制值为3【01‘妒，控制曲线与我国现行压力容器标准 GBl50．1998的规定基本一致，但发现圆锥壳的尺寸等参数，即半锥角口、径厚比“五、两连接壳体的厚度比f等 对环向强度的影响远比对径向强度的影响大。研究了圆锥壳的环向强度，详尽分析了环向强度依壳体尺寸等因素 而变化的规律．并给出了一系列保证环向弯曲应力不大于3【0】‘妒的关联凰锥壳尺寸等参数(叭“点、f等)的各种 控制曲线和关系曲线及设计方法。 关键词：压力容器圆锥壳应力强度 中图分类号：TH49 符号 d——应力 a——半锥角 Q——弯曲应力与薄膜应力之比 d——平行圆半径变化量(增大为 r——圆筒中面半径 下标 负，缩小为正) ，——连接边缘处(萨0)两壳体沿 x——径(轴)矢量 ∞——壳体截面转角 环向单位程度上的作用力 口——环矢量 d——焊接接头系数 M——连接边缘处(F0)两壳体沿 0——连接边缘处“=0)的量 [o】‘——许用应力 环向单位程度上的作用力 l，2——分别代表圆筒和圆锥 E——杨氏弹性模量 矩 上标 6——壳体厚度 t——系数 F，M——由，和珊引起的量 口——内压力 k：嘶}瓜 6——弯曲应力 且——计算压力-p。=1p Ⅳ——泊松比，取口卸3 ·——薄膜量 0前言 的锥形壳体与圆筒形壳体相连接情况下的强度问 题。 压力容器是生产技术领域中应用十分广泛的机 械设备，其使用要求是多种多样的，在很多场合下 1边缘力旷)与边缘力矩(M)的求解 需要使用锥形壳体。如气体的均匀进入和引出、悬 与讨论 浮液或粘稠液及固体颗粒等物料的排放、不同直径 圆筒的过渡连接等场合都以锥形壳体为较理想的结 边缘弯曲应力之所以产生，是由于在两相互连 构形式。但就强度而言，锥形壳体并不理想，特别 接的壳体边缘处存在边缘力与边缘力矩；而边缘力 是无折边锥形壳体，与圆筒连接的边缘附近处，弯 与边缘力矩的产生是因为两壳体的形状不同——主 曲应力可能很大，且这种弯曲应力受着锥体的形状 要表现为边缘处两壳体的第一和／或第二曲率半径 f如半锥角等)及两相互连接壳体的尺寸、材料特性 不相等，造成了它们的薄膜变形(包括平行圆半径 f如两壳体的厚度比、弹性模量之比等)的影响。压 变化量和截面转角)不等。而两壳体在边