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内压容器的强度设计（一）

目录1弹性失效原则2强度理论3内压筒体设计4内压球壳设计

压力容器的失效：压力容器失去正常工作能力现象，包括强度失效、刚度失效、失稳失效和疲劳失效。压力容器的强度失效：由于材料屈服或断裂引起的失效强度失效的设计原则：包括弹性失效设计原则、塑性失效设计原则、爆破失效设计原则、安定性设计原则、疲劳设计原则、蠕变设计原则、低应力脆断设计原则等。我国的压力容器常规设计采用的是弹性失效原则。弹性失效原则

强度理论弹性失效原则内压筒体设计内压球壳设计1弹性失效容器工作时上任一点都必须处于弹性变形范围内，即任一点的工作应力达到材料设计温度下的屈服点，容器即失效。要想保证压力容器安全工作，必须保证器壁内的最大应力（相当应力）小于材料由单向拉伸实验测得的屈服点。?GB150-2011采用弹性失效原则设计压力容器。弹性失效原则

强度理论弹性失效原则内压筒体设计内压球壳设计2弹性失效原则下安全工作的强度条件为了保证压力容器安全工作，材料必须留有一定的安全裕度，使其最大工作应力与材料的许用应力之间满足一定的关系，即——相当应力，MPa，可由强度理论确定——极限应力，MPa，可由简单拉伸试验确定——安全裕度——许用应力，MPa?弹性失效原则

强度理论弹性失效原则内压筒体设计内压球壳设计压力容器弹性失效是由于器壁内危险点的应力过大导致的。1薄壁压力容器的应力状态薄壁压力容器一点应力状态径向应力对于复杂应力状态，我国标准采用相当应力来代表该点的最大应力。强度理论

强度理论弹性失效原则内压筒体设计内压球壳设计2常用强度理论强度理论是研究材料强度破坏原因的理论，通过强度理论可以找出导致破坏的相当应力。第一强度理论强度断裂是因为最大主应力导致强度条件适用于脆性材料第三强度理论强度屈服是因为最大剪应力导致强度条件适用于塑性材料压力容器用的是塑性材料，GB150-2011总体上采用弹性失效原则、第一和第三强度理论，以某点的环向应力作为相当应力设计压力容器的。强度理论

强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计筒体强度计算筒体内环向应力不高于在设计温度下材料的许用应力，即[σ]t-设计温度t℃下材料许用应力，MPa。实际设计中需考虑三个因素：焊接接头系数1容器内径2壁厚??????3内压筒体设计

1焊接接头系数钢板卷焊，夹渣、气孔、未焊透等缺陷，导致焊缝及其附近区域强度可能低于钢材本体的强度。钢板[σ]t乘以焊接接头系数φ，φ≤1强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

2容器内径工艺设计确定内径Di，制造时测量的也是内径，而受力分析中的D却是中面直径。解出δ，得到内压圆筒的厚度计算式?强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

壁厚计算?（内径公式）条件：强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

3壁厚?考虑介质腐蚀，计算厚度δ的基础上，增加腐蚀裕度C2。筒体的设计厚度为?式中δ-圆筒计算厚度，mm；δd-圆筒设计厚度，mm；Di-圆筒内径，mm；pc-容器计算压力，MPa；φ-焊接接头系数。强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

筒体设计厚度加上厚度负偏差后向上圆整，即为筒体名义厚度δn。式中：δn—圆筒名义厚度Δ—向上圆整量，圆整成钢材标准值；这是写在图纸上的筒体厚度！强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

内压球壳设计内压薄壁圆筒考虑实际情况，引入pc等参数考虑介质腐蚀性考虑钢板厚度负偏差并圆整强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

δe-圆筒有效厚度C-厚度附加量。强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

4容器的厚度和最小厚度厚度的定义1计算厚度（δ）——由公式采用计算压力得到的厚度，必要时还应计入其它载荷对厚度的影响。设计厚度（δd）——计算厚度与腐蚀裕量之和。δd＝δ＋C2名义厚度（δn）——设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。δn＝δd＋C1＋Δ有效厚度（δe）——名义厚度减去钢材负偏差和腐蚀裕量。δe＝δn－C1－C2厚度附加量（C）——由钢材的厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2组成，不包括加工减薄量C3。C=C1+C2强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

各类厚度之间的关系2计算厚度设计厚度圆整值名义厚度有效厚度毛坯厚度加工减薄量各厚度关系示意图强度理论弹性失效原则内压球壳设计内压筒体设计内压筒体设计

最小厚度3常压或设