新型压力容器应力分析.ppt

2 压力容器应力分析;6. 了解厚壁圆筒温差应力的分布规律； 7. 理解厚壁圆筒弹塑性应力及残余应力的概念，掌握自增强计算的原理； 8. 理解薄板弯曲理论的基本假设及其含义，掌握受轴对称横向载荷圆形薄板小挠度弯曲微分方程及其应用； 9. 了解外压容器失稳破坏的特点，掌握弹性失稳、非弹性失稳、临界压力、圆筒计算长度、临界长度等概念； 10. 了解常用的局部应力的计算方法。; 压力容器应力分析;压力容器设计的任务和设计方法 设计任务： 1.工艺设计，确定设计参数如压力、温度、内径等； 2.结构设计，确定容器零部件的结构型式； 3.强度计算，根据设计参数确定合适的容器厚度。 设计方法： 常规设计强度判据：第一强度理论 σ1≤ [σ] 其中σ1为器壁3个主应力中最大值，若求σ1，必须对容器的器壁进行应力分析，求出其与容器压力、内径和厚度等参数的关系表达式。;一、回转薄壳的薄膜应力分析 1.基本概念 回转薄壳 母线 平行圆 经线 纬线 法线 第一曲率半径 第二曲率半径 （圆柱壳、球壳、锥壳）;3.薄膜应力分析（membrane stress analysis） 薄膜应力：经向应力σφ 周向应力σθ 由于研究的壳体壁厚较薄，且不考虑壳体与其它部件连接处的局部应力，这时可认为σφ 和σθ沿壁厚均匀分布，这种应力称为薄膜应力。。 ;（1）经向应力σφ（meridional stress） 用一与回转壳体中间面正交的圆锥面切割一承受内压的壳体，取截面以下部分为分离体，该分离体上作用内压P和经向应力σφ ，在轴线方向合力应互相平衡。 ;Q力被经向内力沿轴线方向的合力所平衡，即：;（2）周向应力σθ （hoop stress） 由3对截面截取小单元体：壳体的内外表面，两个相邻的夹角为dθ的经线平面，两个相邻的和壳体中面正交的锥面。 假设ab=cd=dl1 bc=ad=dl2 ;经向内力;4.薄膜理论的应用; 薄膜应力是只有拉（压）应力，没有弯曲正应力的一种二向应力状态，因而薄膜应力又称为“无力矩理论”。 ;不满足无力矩理论应用条件的局部区域;二、回转薄壳的不连续分析;4.设计时处理方法; 厚壁容器承压产生应力的特点： （1）三向应力 （2）薄膜假设不成立，应力沿壁厚出现梯度 （3）温差应力不能忽视;一、弹性应力;（2）周向和径向应力; 几何方程（位移与应变）;综合1～5式求得;承受均匀压力的厚壁圆筒弹性应力分布;2.温度变化引起的弹性应力 （1）热应力 （2）厚壁圆筒热应力 物理方程;热应力分布规律： （1）σ与Δt成正比 （2）σ沿厚度方向变化，σtr在内外壁处均为0 （3）内压与温差同时作用时 内加热 内壁改善，外壁恶化 外加热 内壁恶化，外壁改善;二、弹塑性应力; 塑性力学研究物体处于全部或局部塑性状态下的应力和应变规律。;2. 变形体的简化模型;3. 屈服条件 （1）Tresca 屈服条件 当最大切应力达到某一极限值时，材料开始进入塑性状态。 ;1. 塑性区;2. 弹性区; 当厚壁圆筒进入弹塑性状态后，若将内压全部卸除，塑性区存在残余变形不能恢复原来尺寸，而弹性区的收缩也要受到塑性区残余变形的阻挡，从而在塑性区出现压缩应力，弹性区出现拉伸应力，即残余应力。;三、屈服压力和爆破压力;四、提高厚壁圆筒承载能力的方法;预应力：内层 残余压应力 外层 残余拉应力; 自增强压力计算（通常按Mises屈服条件确定）;例题：一自增强厚壁圆筒，承受内压p＝250MPa．圆筒内外直径Di＝300mm，Do＝500mm，材料为Ni-Cr-Mo高强度钢，σs＝750MPa， σb＝900MPa，试求：(1)按Mises屈服条件，计算当Rc＝200mm时的自增强压力pf；(2)在内压p作用后Rc处的环向合成应力。;本节结束啦;一、概述;二、圆平板对称弯曲微分方程; 可解得任意半径处的挠度、转角、弯矩和应力表达式。最大挠度发生在板中心处，最大弯矩为板边缘的径向弯矩，相应上下表面处径向应力为最大应力。;受轴对称均布载荷的圆平板的应力和变形特点： （1）板内为二向应力状态，且沿板厚呈线性分布，均为弯曲应力；应力沿半径方向的分布与周边支承方式有关；板内最大弯曲应力σmax与(R/t)2成正比. （2）两种支承板，最大挠度都在板中心处，若取μ=0.3，周边简支板的最大挠度约为固支板的4倍。 （3）周边固支平板的最大应力为板边缘表面处的径向弯曲应力；周