内压薄壁容器设计基础.pptxVIP

第一节 回转壳体的几何特性一、基本概念（1）回转壳体：壳体中面（等分壳体厚度）是任意直线或平面曲线作母线，绕其同平面内的轴线旋转一周而成的旋转曲面。（2）轴对称中间面母线与经线法线、纬线第一曲率半径：经线曲率半径第二曲率半径：垂直于经线的平面与中间面相割形成的曲线BE的曲率半径σθ σθ σm σm 第二节 回转壳体薄膜应力分析 无力矩理论是在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用。此时应力状态和承受内压的薄膜相似。又称薄膜理论σm圆筒母线方向(即轴向)拉应力—径向应力sθ圆周方向的拉应力（环向应力）—环向应力 对第一曲率半径R1，若经线曲线方程y=y(x)表示，则：二、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围第三节 典型回转壳体的应力分析一、受内压的圆筒形壳体二.受内压的球形壳体 三．受内压的椭球壳体 椭圆壳经线为一椭圆，a、b分别为椭圆的长短轴半径。由此方程可得第一曲率半径为：　 ??　 　化工常用标准椭圆形封头，a/b=2，故 顶点处： ??　边缘处： ??　顶点应力最大，经向应力与环向应力是相等的拉应力。 顶点的经向应力比边缘处的经向应力大一倍；顶点处的环向应力和边缘处相等但符号相反。 应力值连续变化。四．受内压的锥形壳体圆锥形壳半锥角为a，A点处半径为r，厚度为d，则在A点处：代入公式可得A点处的应力： ? ， ?　 锥形壳体环向应力是经向应力两倍，随半锥角a的增大而增大； a角要选择合适，不宜太大。 在锥形壳体大端r=R时，应力最大，在锥顶处，应力为零。因此，一般在锥顶开孔。 五、承受液体静压作用的圆筒形壳体1. 沿底部边缘支承的圆筒2.沿顶部边缘支撑的圆筒x=H时，第四节 内压圆筒边缘应力的概念一、边缘应力的概念远离联接边缘的壳体纵截面上存在着由环向弯矩引起的环向弯曲应力 在联接边缘区域的横截面上存在着由经向弯矩引起的经向弯曲应力 在壳体联接的边界上存在附加的边缘力和边缘力矩，并由此在边缘区域产生相应的弯矩和剪力正是在边缘力的作用下，使得本来单纯在薄膜应力作用下出现的边界分离不可能发生，而是彼此协调，保证了边缘联接的连续性由于联接边缘区的变形受到约束而出现的边缘力系，将在联接边缘区的壳壁内引起复杂的内力和相当大的应力——边缘应力（边界应力）联接边缘邻接的两部分壳体变形不同而又互相约束——产生边缘应力的条件边缘应力的存在总是以变形受到某种限制为前提哪里有限制，哪里就有边缘应力限制越大，边缘应力越大产生边缘应力的若干情况筒体与封头的联接，造成经向的突然转折，几何形状不连续，或封头自身经线曲率有突变（例如碟形封头）圆筒上装有法兰、加强圈、管板等刚性较大的元件不同厚度、不同材料的筒节相联接壳体上相邻部分所受的压力或温度有突变二、边缘应力的特点局部性自限性（材料屈服、范围局部性）三、对边缘应力的处理从设计角度看，控制边缘应力关键不在如何用繁杂的有力矩理论计算边缘应力，而是应用边缘应力的基本概念在结构上作出改进，从而使边缘应力大大减小，甚至完全消失——按规则设计要注意避免壳体经线曲率的突然变化，以保持几何形状的连续，直线与曲线连接时需加必要的过渡圆弧要注意使焊缝尽量避开边缘应力作用区尽量不采用不等壁厚壳体的焊接有必要时可在边缘应力作用区设置局部加强段或加强圈为进一步改善材料的塑性，可采用适当的热处理小结 掌握薄壁圆筒及薄壁球体环向应力及经向应力的计算。掌握边缘应力的概念及特点。作业：6