工业锅炉第章受压元件强度计算.pptVIP

第六章 受压元件强度计算 * * 6－1 概述（1） 受压元件 承受内压力（工质压力）以及附加载荷的汽水系统元件 工质压力 正常运行时稳定的工作压力 锅炉启停过程中压力的升降 水压试验过程中压力的变化 附加载荷 均匀外载（元件自重，工质重量） 局部集中外载（支撑，拉撑和悬挂） 热应力和腐蚀介质 锅筒，集箱，管子 6－1 概述（2） 塑性，蠕变，脆性，低周期疲劳极限、腐蚀 受压元件特点 经常处于高温高压 受压元件强度 受压元件寿命期内及正常工作条件下，不发生破坏（失效）能力 强度计算目的 合理选用钢材（保证安全＋节省钢材） 合理设计锅炉 合理运行方式 强度计算任务 设计计算：工作压力＋壁温＋钢材＋结构 壁厚 校核计算：材料＋结构 允许压力 6－1 概述（3） 强度计算标准 GB9222—88《水管锅炉受压元件强度计算》 JB3622—84《锅壳式锅炉受压元件强度计算》 《蒸汽锅炉安装技术监察规程》 《中低压锅炉焊接管孔尺寸》 强度控制原则 控制极限应力：内壁的最大应力（脆性材料） 控制极限载荷：工作压力小于极限压力（塑性材料） 6－2 金属机械性能（1） 材料强度 承受一定形式的外力作用而不被破坏的能力 金属机械性能 承受某种形式的外力作用时所表现出的力学特性 弹性变形 载荷除去后即行消失的变形 塑性变形 载荷除去后并不消失而残留的变形 6－2 金属机械性能（2）－冷态（1） 弹性极限σd 弹性变形的极限点 屈服极限σs或σ0.2 试件丧失抵抗变形的能力 开始发生塑性变形 抗拉强度σb 试件能承受的最大应力 最终拉断时的应力 （出现缩颈现象） 虎克定律σ＝Es E：材料弹性模数 s：应变 6－2 金属机械性能（3）－冷态（2） 延伸率δ 拉伸试验中试件断裂时的相对伸长量与原始长度之比 （产生塑性变形的能力） 断面收缩率ψ 拉伸试验中试件断裂时断面缩小值与原有截面之比 （产生塑性变形的能力） 冲击值αk 试件破坏时单位面积所需消耗的能量 （抵抗冲击载荷的能力，韧性或脆性） 6－2 金属机械性能（4）－冷态（3） 应力集中 金属材料在断面突变的部位，局部区域的应力明显超过平均值 应力集中系数 最大应力σmax与平均应力σ0之比 局部屈服 σmax大于σs，最大应力点局部屈服 （不会使材料破坏） 6－2 金属机械性能（5）－热态（1） 温度升高 （低温区） 抗拉强度升高 塑性下降 时效硬化 （蓝脆性） 温度升高，σs降低 高温没有屈服平台 6－2 金属机械性能（6）－热态（2） 蠕变 塑性变形随时间延长而不断加大 高温 应力 弹性变形期oa 蠕变减速期ab 蠕变等速期bc 蠕变加速期cd 室温下也会有蠕变 不同材料蠕变曲线不同 同材料不同温度和应力蠕变曲线不同 6－2 金属机械性能（7）－热态（3） 蠕变极限 某温度下在指定工作期间内引起允许总应变的应力 持久强度σD 某温度下经历指定工作期限后不引起蠕变破断的最大应力 考虑变形 考虑破坏，与抗拉强度和屈服极限组成基本指标 疲劳 承受周期重复应力时在低于抗拉强度甚至屈服极限载荷下损坏 疲劳极限σp 允许的一定次数重复应力循环作用下不使金属破坏的最大应力 6－2 金属机械性能（8）－强度理论（1） 强度理论 脆性断裂理论 最大拉应力理论 （第一强度理论） 最大伸长线应变理论（第二强度理论） 塑性屈服理论 最大剪应力理论（第三强度理论） 形状改变比能理论（第四强度理论） 破坏形式 脆性断裂 塑性屈服 6－2 金属机械性能（9）－强度理论（2） 最大拉应力理论 只要最大拉应力达到极限值，就会发生脆性断裂 最大伸长线应变理论（用于混凝土） 只要最大伸长线应变达到极限值，就会发生脆性断裂 最