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第三章 压力容器总体设计问题 潘家祯 华东理工大学机械与动力工程学院 第三章 压力容器总体设计问题 第一节 总体设计问题概述 第二节 开孔及补强设计 第三节 卧式容器支座设计 第四节 局部应力计算 第五节 容器设计中的结构设计问题 第三章 压力容器总体设计问题 2 第三章 压力容器总体设计问题 第一节 总体设计问题概述 一、总体结构分析及局部应力问题 二、容器设计中的结构设计问题 第三章 压力容器总体设计问题 3 第一节 总体设计问题概述 一、总体结构分析及局部应力问题 化工容器可以分为许多基本部件，卧式容器分解部件的情况如图所 示。除支座以外的各种部件都是承受压力载荷的部件，可称为基本受压 部件，而不受压力载荷的部件（如支座）则称为非受压部件。 (a)典型卧式容器的总件结构 (b)结构的基本部件分解 图3-1 卧式容器分解部件情况图 第三章 压力容器总体设计问题 4 第一节 总体设计问题概述 一、总体结构分析及局部应力问题 当将各个部件组合成容器整体时，会碰到一系列问题： 1、如封头与筒体的连接，由于总体结构几何不连续的存在将会产生不 连续应力。 2、容器接管开孔及与容器圆筒体的连接破坏了容器筒体内薄膜应力分 布的连续性，会产生不连续应力和应力集中。 3、容器将受到各种各样的局部（机械）载荷作用，这些载荷不同于压 力载荷，将在容器壳体上产生叠加在内压薄膜应力之上的局部应力。 局部应力的求解方法比较复杂，至今也没有统一的方法。 第三章 压力容器总体设计问题 5 第一节 总体设计问题概述 二、容器设计中的结构设计问题 1.局部应力： 常常是叠加在由压力引起的薄膜应力之上的应力，多数是局部弯曲 应力（也有沿壁厚均匀分布的薄膜应力），局部应力有时会达到很高 的数值，而且一般不具备轴对称性，局部应力过高可能会导致结果出 现局部的过度变形而使结构发生弹塑性失效。 由于局部应力的作用范围有限，一般应作局部强度校核来确定是否 需要局部加强及如何加强。 第三章 压力容器总体设计问题 6 第一节 总体设计问题概述 二、容器设计中的结构设计问题 2.总体结构几何不连续而产生的不连续应力 不连续应力有局部性和自限性，只要在结构上有妥善考虑，一般 对强度不会有严重威胁。因而相关壳体的强度设计只考虑薄膜应力而 不考虑不连续应力。必要时，也应加以考虑，例如凸形封头设计中的 形状系数，其中就包含了对不连续应力影响的考虑。一般来说，结构 不连续应力虽然总是存在的，由于对容器的安全不会有很大影响，在 结构的部件强度计算和结构设计中给与足够的考虑即可。所以常规的 容器设计方法中就可避免进行不连续应力的繁复计算。从而使常规设 计方便而又保证安全。 第三章 压力容器总体设计问题 7 第一节 总体设计问题概述 二、容器设计中的结构设计问题 3. 应力集中 应力集中常常发生在容器上有过渡圆角的地方，分布范围很小， 常规设计中不予计算，只是在疲劳设计时才予考虑，至于容器接 管根部，既存在过渡圆角的应力集中