第7章_内压薄壁容器的应力分析.ppt

三、受气体内压的椭球壳（椭圆形封头） 4.椭圆形封头上的应力分布 ⑷ 标准椭圆封头（a/b=2） 中心位置x=0处： 赤道位置x=a处： 四、受气体内压的锥形壳体 1.第一曲率半径和第二曲率半径 R1＝ ，R2＝r/cosα 2.锥壳的薄膜应力公式 锥底处的薄膜应力 五、受气体内压的碟形封头 碟形封头由三部分经线曲率不同的壳体组成： b－b段是半径为R的球壳； a－c段是半径为r的圆筒； a－b段是联接球顶与圆筒的摺边，是过渡半径为r1的圆弧段。 1. 球顶部分 2. 圆筒部分 五、受气体内压的碟形封头 3.摺边部分：R1=r1，R2是个变量 第二曲率半径R2为 五、受气体内压的碟形封头 在碟形封头过渡圆弧部分的经向应力σm连续变化，而环向应力是突跃式变化且是负值 在R2＝R处： 在R2＝r处 ： 六、承受液体内压作用的圆筒壳 1.沿底部边线支承的圆筒 圆筒壁上各点所受的液体压力（静压），随液体深度而变，离液面越远，液体静压越大。 则筒壁上任一点的压力为：P = P0 + γx 环向应力为 六、承受液体内压作用的圆筒壳 1.沿底部边线支承的圆筒 【注意】对底部支承来说，液体重量由支承直接传给基础，圆筒壳不受轴向力，故筒壁中因液引起的经向应力为零，只有气压引起的经向应力。 若容器上方是开口的，或无气体压力时，即P0=0，则σm = 0。塔器设备水压试验时的应力分析。 六、承受液体内压作用的圆筒壳 2.沿顶部边缘支承的圆筒 最大环向应力在x=H处： 经向应力σm作用于圆筒任何横截面上的轴向应力均为液体总重量引起，作用于底部液体重量经筒体传给悬挂支座，其大小为： ，列轴向力平衡方程式： 液体压力为 P=γx → 第四节 内压圆筒边缘应力的概念 一、边缘应力的概念 二、边缘应力的特点 三、对边缘应力的处理 一、边缘应力的概念 在应用薄膜理论分析内压圆筒的变形与应力时，忽略了两种变形与应力： ⑴ 圆周方向的变形与弯曲应力 ⑵ 联接边缘区的变形与应力 一、边缘应力的概念 在应用薄膜理论分析内压圆筒的变形与应力时，忽略了两种变形与应力： ⑴ 圆周方向的变形与弯曲应力 ⑵ 联接边缘区的变形与应力 实际上由于边缘联接并非自由，必然发生图中右侧虚线所示的边缘弯曲现象，伴随这种弯曲变形，也要产生弯曲应力，因此，联接边缘附近的横截面内，除作用有轴（经）向拉伸应力外，还存在着轴（经）向弯曲应力，这就势必改变了无力矩应力状态，用无力矩理论就无法求解。 二、边缘应力的特点 ⑴ 局部性：衰减长度约为 ⑵ 自限性 边缘应力与薄膜应力不同，薄膜应力是由介质压力直接引起的，而边缘应力则是由联接边缘两部分变形协调所引起的附加应力，它具有局部性和自限性，通常把薄膜应力称为一次应力，把边缘应力称为二次应力。 三、对边缘应力的处理 ⑴在边缘区作局部处理由于边缘应力具有局部性，在设计中可以在结构上只作局部处理。 ⑵只要是塑性材料，即使边缘局部某些点的应力达到或超过材料的屈服点，邻近尚未屈服的弹性区能够抑制塑性变形的发展，使塑性区不再扩展，故大多数塑性较好的材料制成的容器，当承受静载荷时，除结构上作某些处理外，一般并不对边缘应力作特殊考虑。 ⑶由于边缘应力具有自限性，它的危害性就没有薄膜应力大。薄膜应力随着外力的增大而增大，是非自限性的。具有自限性的应力属二次应力。当分清应力性质以后，在设计中考虑边缘应力可以不同于薄膜应力。分析设计规范规定一次应力与二次应力之和可控制在2σs以下。 本章结束 ！ 第七章 内压薄壁容器的应力分析 第一节 内压薄壁圆筒的应力分析 第二节 回转壳体的应力分析－薄膜应力理论 第三节 薄膜理论的应用 第四节 内压圆筒边缘应力的概念 第一节 内压薄壁圆筒的应力分析 一、薄壁容器及其应力特点 二、内压圆筒的应力计算公式 一、薄壁容器及其应力特点 1.薄壁容器与厚壁容器 如果S/Di≤0.1或K=DO/Di≤1.2则为薄壁容器； 如果S/Di0.1或K=DO/Di1.2则为厚壁容器。 注：S为容器壁厚，DO、Di分别容器的外直径与内直径 一、薄壁容器及其应力特点 2.薄壁容器的应力特点 薄膜应力：容器的圆筒中段①处，可以忽略薄壁圆筒变形前后圆周方向曲率半径变大所引起的弯曲应力。用无力矩理论来计算。 弯曲应力：在凸形封头、平底盖与筒体联接处②和③，则因封头与平底的变形小于筒体部分的变形，边缘连接处由于变形谐调形成一种机械约束，从而导致在边缘附近产生附加的弯曲应力。必须用复杂的有力矩理论及变形谐调条件才能计算。 一、薄壁容器及其应力特点 环向（周向）应力：当其承受内压力P作用以后，其直径要稍微增大，故筒壁内的“环向纤维”要伸长，因此在筒