内压薄壁容器的应力化工机械与设备.pdfVIP

本文由紫竹浮萍贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。 第三章 内压薄壁容器的应力分析 3.1 回转壳体的应力分析 ——薄膜理论简介 薄膜理论简介 3.1.1 薄壁容器及 其应力特点 化工容器和化工设备的外 壳，一般都属于薄壁回转壳 体： S / Di ＜0 .1 或 D0 / Di ≤1.2 在介质压力作用下壳体壁 内存在环向应力 环向应力和 内存在 环向应力和经（轴） 向应力。 向应力。 σ1 σ2 σ2 σ1 1 薄膜理论与有矩理论概念： 薄膜理论与有矩理论概念： 计算壳壁应力有如下理论： 计算壳壁应力有如下理论： 无矩理论， 薄膜理论 。 （1）无矩理论，即薄膜理论。 假定壳壁如同薄膜一样， 假定壳壁如同薄膜一样 ，只承 受拉应力和压应力， 受拉应力和压应力，完全不能承 受弯矩和弯曲应力。 受弯矩和弯曲应力。壳壁内的应 薄膜应力。 力即为薄膜应力 力即为薄膜应力。 2 有矩理论。 （2）有矩理论。壳壁内存在除拉应力或压 应力外，还存在弯曲应 力。 应力外，还存在弯曲应力。 在工程实际中， 在工程实际中，理想的薄壁壳体是 不 存在的，因为即使壳壁很薄， 存在的，因为即使壳壁很薄，壳体中还 会或多或少 地存在一些弯曲应力， 会或多或少地存在一些弯曲应力，所以 无矩理论有其近似性 和局限性。 无矩理论有其近似性和局限性。由于弯 曲应力一般很小，如略去不计， 曲应力一般很小，如略去不计，其误差 仍在工程计算的允许范围内， 仍在工程计算 的允许范围内，而计算方 法大大简化，所以工程计算中常采用无 法大大简化，所以 工程计算中常采用无 矩理论。 矩理论 3 3.1.2 基本概念与基本假设 1. 基本概念 回转壳体 ——由直线或平 面曲线绕其同 平面内的固定 轴旋转3600而 成的壳体。 4 几个典型回转壳体 5 轴对称——指壳体的几何形状、约束条件和 所受外力都对称于回转轴。 与壳体内外表面等距离的曲面 母线： 母线： 6 法线： 法线 经线： 经线 纬线(平形圆) 纬线(平形圆)： 7 8 返回 9 2.基本假设： 基本假设： 基本假设 （1）小位移假设 小位移假设。壳体受压变形，各 小位移假设 点位移都小于壁 厚。简化计算。 （2）直法线假设 直法线假设。沿厚度各点法向位 直法线假设 移均 相同，即厚度不变。 不挤压假设。沿壁厚各层纤维互 （3）不挤压假设 不挤压假设 不挤压，即法向应力为零。 10 3.1.3经向应力计算公式区域平衡方程 经向应力计算公式区域平衡方程 无力矩理论的基本方程） （无力矩理论的基本方程） page 1 α o O’D σ m σ rm n n m dr o O’ p m n o dl 11 o r 部分容器静力平衡 区域平衡方程（ 区域平衡方程（续） 压力在0-0′轴方向产生的合力 轴方向产生的合力 压力在 作用在截面m-m′上 内力的轴向分量 上内力的轴向分量 作用在截面 V = 2π ∫ rm 0 prdr V = 2πrmσ t cos α 区域平衡方程式 V = V = 2πrmσ t cos α 承受气体内压的回转壳体 σ pR 2 = 2S 12 3.1.4环向应力计算式－ 微体平衡方程式 环向应力计算式－ 环向应力计算式 o p m K1 d R1 σθ m σ R2 K2 a b K1 o R1 K 2 R2 d O1 Ν + Ν a d c +dσφ c σθ d Νθ Νθ o σ + σ r dθ b o Ν