内压薄壁容器的应力分析.pptVIP

* 最大环向应力为 分析： 作用于底部液体的重量经过筒体传给悬挂的支座，其大小为： 在轴向上列力的平衡方程 则 * 【例8-1】有一外径为219的氧气瓶，最小壁厚为=6.5mm,材质为40Mn2A,工作压力为15MPa,试求氧气瓶筒壁内的应力。 解： １．氧气瓶筒身平均直径： mm ２．经向应力： MPa ３．环向应力： MPa * 【例8-2】有圆筒形容器，两端为椭圆形封头，已知圆筒平均直径D=2020mm,壁厚δ=20mm,工作压力p=2MPa。 (1)试求筒身上的经向应力 和环向应力 (2)如果椭圆形封头的a/b分别为2， 和3，封头厚度为20mm，分别确定封头上最大经向应力与环向应力及最大应力所在的位置。 图8-17 例8-2附图（1） * 解： １．求筒身应力 经向应力： 环向应力： 2．求封头上最大应力 a/b=2时，a=1010mm,b=505mm 在x=0处 在x=a处 最大应力有两处：一处在椭圆形封头的顶点，即x=0处；一处在椭圆形封头的底边，即x=a处。 * a/b= 时，a=1010mm,b=714mm 在x=0处 在x=a处 最大应力在x=0处。 * a/b= 3 时，a=1010mm,b=337mm 在x=0处 在x=a处 最大应力在x=a处。 * 图8-18 例8-2附图（2） * 压力容器边缘——指“不连续处”，主要是几何不连续及载荷（支撑）不连续处，以及温度不连续，材料不连续等处。 例如：几何不连续处： 第三节 内压圆筒边缘应力 一、边缘应力的概念 * 温度不连续： 材料不连续： 在不连续点处，由于介质压力及温度作用，除了产生薄膜应力外，还发生变形协调，导致了附加内力的产生。 * 边缘处产生附加内力： M0-附加弯矩； Q0-附加剪力。 二、边缘应力的产生 * 三、边缘应力特点 1、局部性 只产生在一局部区域内，边缘应力衰减很快。圆筒半径，壁厚越大衰减长度越大。 2、自限性 边缘应力是由于不连续点的两侧产生相互约束而出现的附加应力。 当边缘处的附加应力达到材料屈服极限时，相互约束便缓解了，不会无限制地增大。 * 四、对边缘应力的处理 1.利用局部性特点——局部处理。 如：改变边缘结构，边缘局部加强，筒体纵向焊缝错开焊接，焊缝与边缘离开，焊后热处理等。 * 2.利用自限性——保证材料塑性 ——可以使边缘应力不会过大，避免产生裂纹。 ——尤其对低温容器，以及承受疲劳载荷的压力容器， 更要注意边缘的处理。 ◎ 对大多数塑性较好的材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜、铝等制作的压力容器，一般不对边缘作特殊考虑。 3.边缘应力的危害性 边缘应力的危害性低于薄膜应力。 1）薄膜应力无自限性，正比于介质压力。属于一次应力。 2）边缘应力具有局部性和自限性，属于二次应力。 * * * 第八章 内压薄壁容器的设计基础 教学重点： 薄膜理论及其应用 教学难点： 对容器的基本感性认识 * 薄壁容器 容器的厚度与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器称为薄壁容器。 （超出这一范围的称为厚壁容器） 第一节 回转壳体的应力分析—薄膜应力理论 应力分析是强度设计中首先要解决的问题 * 结论 在任何一个压力容器中，总存在着两类不同性质的应力 　　 内压薄壁容器的结构与受力： 内压薄壁容器的变形： 内压薄壁容器的内力： 一、薄壁容器及其应力特点 无力矩 理论求解 薄膜应力 边缘应力 有力矩 理论求解 * ①环向应力或周向应力，用 表示，单位MPa，方向为垂直于纵向截面； ②轴向应力或经向应力，用 表示，单位MPa，方向为垂直于横向截面； ③由于厚度δ 很小，认为 、 都是沿壁厚均匀分布的，并把它们称为薄膜应力。 图8-8内压薄膜圆筒壁内的两向应力 * 回转壳体 由回转曲面作中间面形成的壳体。 回转曲面 由平面直线或平面曲线绕其同平面内的回转轴回转一周所形成的曲面。 中间面 平分壳体厚度的曲面称为壳体的中间 面。中间面与壳体内外表面等距离，它代表了壳体的几何特性。 二、基本概念与基本假设 1、回转壳体中的基本的几何概念 * 轴对称问题 几何形状 所受外力 约束条件 均对称于回转轴 化工用压力容器通常都属于轴对称问题 本章研究的是满足轴对称条件的薄壁壳体 * 母线 形成回转壳体中间面的那条直线或平面曲线。 如图所示的回转壳体即由平面曲线AB绕OA轴旋转一周形成，平面曲线AB为该回转体的母线。 注意：母线形状不同或与回转轴的相对位置不同时，所形成的回转壳体形状不同。 图8-2 回转壳体的几何特性 * 经线 通过回转轴的平面与中