四川大學化工過控化機力學復習總結(jié)

1、壓力容器力學復習提綱壓力容器力學復習提綱緒論及導言緒論及導言回轉(zhuǎn)薄壁應力分析回轉(zhuǎn)薄壁應力分析厚壁圓筒應力分析厚壁圓筒應力分析軸對稱軸向載荷下圓平板（圓形環(huán)板）軸對稱軸向載荷下圓平板（圓形環(huán)板）的應力分析的應力分析殼體穩(wěn)定性分析殼體穩(wěn)定性分析局部應力局部應力我們的專業(yè)背景：我們的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：1. Fluid dynamical process: (流體動力過程流體動力過程)It deals with pump(泵), compressor(壓縮機), ventilator(風機), pipes and valves(管

2、道和閥門等)。緒論及導言我們的專業(yè)背景：我們的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：2. Heat transfer process:2. Heat transfer process: ( (熱量傳遞過程熱量傳遞過程) )It deals with heat transfer equipment. (它涉及熱量交換過程及設備，即：換熱器，熱交換器等)。我們的專業(yè)背景：我們的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：It deals with dry, distillation, condense

3、, extraction process and equipment. (它涉及有關干燥, 蒸餾, 濃縮, 萃取等過程及裝備)。3. Mass transfer process:3. Mass transfer process: ( (質(zhì)量傳遞過程質(zhì)量傳遞過程) )我們的專業(yè)背景：我們的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：It deals with size reduction and size enlargement process and equipment. (它涉及固體物料的粉碎、造粒等過程及設備)。4. Momentum tran

4、sfer process:4. Momentum transfer process: ( (動量傳遞過程動量傳遞過程) )我們的專業(yè)背景：我們的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：It deals with refrigeration, cryogenic refrigeration, and air separation etc. (它涉及冷凍, 深度冷凍, 空氣分離等過程及設備)。5. Thermodynamics process:5. Thermodynamics process: ( (熱力學過程熱力學過程) )我們的專業(yè)背景：我們

5、的專業(yè)背景：什么叫“過程裝備與控制工程”？有哪些過程與我們相關？ 六個過程與我們的專業(yè)相關：It deals with synthesize, decomposition process and equipment. (它涉及化學反應，如：合成、分解等過程及設備)。6. Chemical process:6. Chemical process: ( (化學過程化學過程) )過程設備設計的基本要求合理設計合理設計-安全安全 經(jīng)濟經(jīng)濟過程設備設計的基本原則：在保證過程設備設計的基本原則：在保證安全的前提下，盡可能做到經(jīng)濟。安全的前提下，盡可能做到經(jīng)濟。參考書參考書: :壓力容器安全技術壓力容器安全

6、技術a、安全可靠b、滿足過程要求c、綜合經(jīng)濟性好d、易于操作、維護和控制e、優(yōu)良的環(huán)境要求a a、安全可靠、安全可靠影響過程設備安全可靠性的因素主要有： 材料的強度、韌性與介質(zhì)的相容性 設備的剛度、抗失穩(wěn)能力和密封性能（1 1）材料的強度高、韌性好）材料的強度高、韌性好 * * * *材料強度：材料強度：強度是過程設備在載荷作用下強度是過程設備在載荷作用下抵抗永久變抵抗永久變形和斷裂的能力形和斷裂的能力。屈服點和抗拉強度屈服點和抗拉強度是鋼是鋼材常用的強度判據(jù)。材常用的強度判據(jù)。材料韌性：材料韌性：材料對缺口或裂紋的敏感程度。材料對缺口或裂紋的敏感程度。指材料斷裂指材料斷裂前吸收變形能量的能力

7、。前吸收變形能量的能力。材料韌性越好，材料韌性越好，缺陷尺寸的臨界尺寸越大，過程設備對缺缺陷尺寸的臨界尺寸越大，過程設備對缺陷就不敏感；韌性一般隨著強度的提高而陷就不敏感；韌性一般隨著強度的提高而降低。在選擇材料時，應特別注意材料強降低。在選擇材料時，應特別注意材料強度和韌性的合理匹配。度和韌性的合理匹配。環(huán)環(huán) 境：境： 影響材料韌性影響材料韌性。溫度降低、受中子輻照或。溫度降低、受中子輻照或在高溫高壓臨氫條件下工作，都會降低材在高溫高壓臨氫條件下工作，都會降低材料韌性，使材料脆化。料韌性，使材料脆化。（2 2）材料與介質(zhì)的相容性）材料與介質(zhì)的相容性耐腐蝕性：耐腐蝕性：腐蝕使容器壁變薄，還有可

8、能改腐蝕使容器壁變薄，還有可能改變其組織性能變其組織性能應力腐蝕的照片（3 3）結(jié)構(gòu)有足夠的剛度抗失穩(wěn)能力）結(jié)構(gòu)有足夠的剛度抗失穩(wěn)能力剛剛 度：度：過程設備在載荷作用下保持原有形狀的能力。過程設備在載荷作用下保持原有形狀的能力?；蛘叩挚棺冃蔚哪芰Α；蛘叩挚棺冃蔚哪芰?。失失 穩(wěn)：穩(wěn)： 過程設備常見的失效形式之一。過程設備常見的失效形式之一。內(nèi)泄漏：內(nèi)泄漏： 內(nèi)部各腔體間的泄漏；引起污染，爆炸等。內(nèi)部各腔體間的泄漏；引起污染，爆炸等。外泄漏：外泄漏： 通過可拆部件向外或者向內(nèi)泄漏；通過可拆部件向外或者向內(nèi)泄漏；引起環(huán)境引起環(huán)境污染、中毒、燃燒、爆炸等事故。污染、中毒、燃燒、爆炸等事故。（4 4）密

9、封性能好）密封性能好密封性是指過程設備防止介質(zhì)密封性是指過程設備防止介質(zhì) 或空氣泄漏的能力或空氣泄漏的能力（1) 1)、功能要求、功能要求b b、滿足過程要求、滿足過程要求（2)2)、壽命要求、壽命要求實現(xiàn)設備的預定功能（儲存量、換熱量、反實現(xiàn)設備的預定功能（儲存量、換熱量、反應速率等），滿足生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率應速率等），滿足生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。和經(jīng)濟效益。高壓設備高壓設備 20 20年年塔設備反應設備塔設備反應設備 1515年年一般設備一般設備 1010年年 生產(chǎn)效率高（單位生產(chǎn)能力高）、消耗系生產(chǎn)效率高（單位生產(chǎn)能力高）、消耗系數(shù)低數(shù)低 單位生產(chǎn)能力單位生產(chǎn)能力-單位時間

10、、單位設備單位時間、單位設備容積（面積）處理的物料量或所得產(chǎn)品的數(shù)量。容積（面積）處理的物料量或所得產(chǎn)品的數(shù)量。 消耗系數(shù)消耗系數(shù)-生產(chǎn)單位重量或體積產(chǎn)品生產(chǎn)單位重量或體積產(chǎn)品所消耗的資源（原材料、能量、燃料、水、電、蒸所消耗的資源（原材料、能量、燃料、水、電、蒸汽等）和人力。汽等）和人力。 結(jié)構(gòu)合理、制造方便結(jié)構(gòu)合理、制造方便 便于安裝和運輸便于安裝和運輸 c c、綜合經(jīng)濟性好、綜合經(jīng)濟性好 操作簡單、安全操作簡單、安全-易于操作，誤操作或錯誤操作易于操作，誤操作或錯誤操作時可發(fā)出報警信號。時可發(fā)出報警信號。 易于維護、修理易于維護、修理-安全、正常地運轉(zhuǎn)，維修周期安全、正常地運轉(zhuǎn)，維修周期

11、長長 便于控制便于控制-手動或自動檢測裝置，對工藝參數(shù)及手動或自動檢測裝置，對工藝參數(shù)及時測量、報警和控制。時測量、報警和控制。 有害介質(zhì)的泄漏、噪音、環(huán)境污染等有害介質(zhì)的泄漏、噪音、環(huán)境污染等 d d、易于操作、維護和控制、易于操作、維護和控制e e、優(yōu)良的環(huán)境性能、優(yōu)良的環(huán)境性能壓力容器總體結(jié)構(gòu)壓力容器總體結(jié)構(gòu)移動式液氧槽車特種設備安全監(jiān)察條例特種設備安全監(jiān)察條例：壓力容器的定義為了與一般容器壓力容器的定義為了與一般容器(常壓容器常壓容器)相區(qū)別，只有同時滿足下列三個條件的容相區(qū)別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之為器，才稱之為移動式和固定式壓力容器：移動式和固定式壓力容器：1、最高

12、工作壓力、最高工作壓力0.1MPa（表壓）（表壓）2、 壓力壓力容積容積2.5MPaL3、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體。高于標準沸點的液體。固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程TSGR0004-2009：壓力容器的定義為了與一般容器壓力容器的定義為了與一般容器(常壓容器常壓容器)相區(qū)別，只有同時滿足下列相區(qū)別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之三個條件的容器，才稱之壓力容器：壓力容器：1、工作壓力、工作壓力0.1MPa（表壓）（表壓）2、 壓力壓力容積容積2.5MPaL3、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度

13、高于標準沸點的液體。、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于標準沸點的液體。注：各種規(guī)格的氣瓶特種設備安全監(jiān)察條例特種設備安全監(jiān)察條例：壓力容器也包括同時滿足下列三個條件的壓力容器也包括同時滿足下列三個條件的容器的氣瓶和氧艙容器的氣瓶和氧艙1、最高工作壓力、最高工作壓力0.2MPa2、壓力、壓力容積容積1.0MPaL3、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度、介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度等于或者低于等于或者低于60的液體。的液體。壓力容器六大基本部件筒體筒體封頭封頭支座支座開孔與開孔與接管接管密封密封裝置裝置安全安全附件附件膨脹節(jié)環(huán)殼環(huán)形板錐形封頭錐殼形封頭）球冠形封頭（無直邊球球冠封頭）碟

14、形封頭（帶直邊球形環(huán)殼球冠橢圓形封頭橢球殼球罐（或球形封頭）球殼筒體圓柱殼七種殼管板彈性基礎圓平板法蘭）環(huán)（基礎環(huán)）環(huán)形板（平蓋（或平封頭）圓平板四種板tRRtRRii101000特種設備危險性較大 ，涉及生命安全八大類特種設備：八大類特種設備：(TSG-(TSG-特種設備安全技術規(guī)范特種設備安全技術規(guī)范) )鍋爐鍋爐 （G G）壓力容器（含氣瓶）（壓力容器（含氣瓶）（R R）壓力管道（壓力管道（D D）、）、電梯（電梯（T T）、）、起重機械（起重機械（Q)Q)、客運索道（客運索道（S S）大型游樂設施（大型游樂設施（Y Y）、）、場（廠）內(nèi)專用機車車輛場（廠）內(nèi)專用機車車輛 （NN） 壓力

15、容器分類根據(jù)我國根據(jù)我國壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程中分類中分類按壓力等級按壓力等級按容器在生產(chǎn)中的按容器在生產(chǎn)中的作用作用按按安裝安裝方式方式按安全技術按安全技術管理管理分類分類低壓低壓( (代號代號L)L)容器容器 0.1MPap1.6MPa0.1MPap1.6MPa中壓中壓( (代號代號M)M)容器容器 1.6MPapl0.0MPa1.6MPapl0.0MPa高壓高壓( (代號代號H)H)容器容器 10MPap100MPa10MPap1.11.21 1、彈性應力、彈性應力 壓力產(chǎn)生；溫度產(chǎn)生壓力產(chǎn)生；溫度產(chǎn)生2 2、彈塑性應力、彈塑性應力 -同時存在彈性塑性變形同時存

16、在彈性塑性變形3 3、屈服壓力爆破壓力、屈服壓力爆破壓力 -失效前能承受的最大壓力失效前能承受的最大壓力1 1、三向應力、三向應力-周向應力、軸向應力、徑向應力周向應力、軸向應力、徑向應力 2 2、應力梯度、應力梯度-周向應力和徑向應力沿壁厚非均勻分布周向應力和徑向應力沿壁厚非均勻分布3 3、溫差應力、溫差應力-沿壁厚的溫差引起的熱應力不可忽視沿壁厚的溫差引起的熱應力不可忽視厚壁圓筒的應力特點* 軸對稱問題軸對稱問題* 靜不定問題靜不定問題drrrdrdrdwww0RiRrzipopopipz厚壁圓筒應力分析彈性應力彈性應力平衡方程： 幾何方程： 物理方程： 了解分析方法：了解分析方法：內(nèi)壓力

17、內(nèi)壓力作用下厚壁圓筒的三向應力表達式：作用下厚壁圓筒的三向應力表達式： 周向應力周向應力 徑向應力徑向應力 軸向應力軸向應力 )1 (122riKKp)1 (122rirKKp12Kpiz（或?qū)τ陂_式圓筒）0zLameLame公式公式僅受內(nèi)壓時的僅受內(nèi)壓時的應力特點應力特點 ：00p 周向應力：拉應力，三個應力中最大周向應力：拉應力，三個應力中最大, ,且且 徑向應力：壓應力，且徑向應力：壓應力，且 軸向應力：拉應力，均勻分布，軸向應力：拉應力，均勻分布，且且 1K2p)(1K1Kp)(2i022ii2rz0)( ,p)(0riir0rz0z20RiRipizp2zz12Kpi 應力分布的不均

18、勻性應力分布的不均勻性： 按按MisesMises 屈服條件屈服條件( (第四強度理論）第四強度理論）僅受內(nèi)壓時的應力特點僅受內(nèi)壓時的應力特點 ：00p21K)()(20i105. 1)()(1 . 1K0i345. 1)()(3 . 1K0isr32s22iK21Kpsi22irp1KK2)(2pKsi，即使0rz0z20RiRipizp2zz12Kpi溫度變化引起的彈性熱應力溫度變化引起的彈性熱應力熱應力熱應力構(gòu)件熱變形受到構(gòu)件熱變形受到外界約束外界約束構(gòu)件之間熱變形構(gòu)件之間熱變形的相互約束的相互約束構(gòu)件內(nèi)部溫度構(gòu)件內(nèi)部溫度分布不均勻分布不均勻?qū)儆诙螒儆诙螒釕Ψ植紵釕Ψ植甲?/p>

19、意：0t, 0ttttoi外加熱：內(nèi)加熱：那邊受那邊受熱，那熱，那邊受壓！邊受壓！熱應力分布特點熱應力分布特點： 1、內(nèi)外壁處、內(nèi)外壁處 2、內(nèi)外壁應力之差：、內(nèi)外壁應力之差：0trttzttotip23、任意一點應力關系：、任意一點應力關系：trttz溫差應力的工程估算：溫差應力的工程估算：112ln122KKK112ln12KKtmtzt不計溫差應力的條件：不計溫差應力的條件：(1)(1) 保溫良好；保溫良好；(2)(2) 材料已發(fā)生蠕變變形；材料已發(fā)生蠕變變形；(3) (3) 的內(nèi)壓內(nèi)加熱的容器。的內(nèi)壓內(nèi)加熱的容器。 p1 . 1)tt (t0i設計壓力 ,trrr,ttzzz綜合應力綜

20、合應力內(nèi)壓內(nèi)壓溫差溫差綜合應力分布綜合應力分布內(nèi)壓內(nèi)加熱：內(nèi)壁應力減小，而外壁應力增大，應力狀態(tài)有可能惡化。 內(nèi)壓外加熱：內(nèi)壁的綜合應力增大，而外壁應力減小，應力狀態(tài)惡化。必須考慮溫差應力 內(nèi)壓內(nèi)加熱：內(nèi)壓內(nèi)加熱：內(nèi)壁應力減小，而外壁應力增內(nèi)壁應力減小，而外壁應力增大，應力狀態(tài)有可能惡化。大，應力狀態(tài)有可能惡化。當滿足以下條件的內(nèi)壓內(nèi)加熱的容器可以不用考慮當滿足以下條件的內(nèi)壓內(nèi)加熱的容器可以不用考慮溫差應力。溫差應力。 pttti1 . 1)(0內(nèi)壓外加熱：內(nèi)壓外加熱：內(nèi)壁的綜合應力增大，而外壁應力內(nèi)壁的綜合應力增大，而外壁應力減小，應力狀態(tài)惡化。減小，應力狀態(tài)惡化。必須考慮溫差應力必須考慮溫

21、差應力 熱應力的特點熱應力的特點減小熱應力的措施減小熱應力的措施1、控制設備的加熱和冷卻速度、控制設備的加熱和冷卻速度2、控制和減小構(gòu)件的熱變形約束、控制和減小構(gòu)件的熱變形約束3、設置膨脹節(jié)、設置膨脹節(jié)4、采用良好的保溫層、采用良好的保溫層減小熱應力的措施減小熱應力的措施1、控制設備的加熱和冷卻速度、控制設備的加熱和冷卻速度2、控制和減小構(gòu)件的熱變形約束、控制和減小構(gòu)件的熱變形約束3、設置膨脹節(jié)、設置膨脹節(jié)4、采用良好的保溫層、采用良好的保溫層彈塑性應力彈塑性應力PyPbABC變形量pO厚壁圓筒中壓力與變形關系彈性階段彈性階段彈塑性階段彈塑性階段爆破階段爆破階段應變硬化階段應變硬化階段理想彈塑

22、性材料？Tresca屈服條件： srMises 屈服條件： sr32彈塑性應力分布曲線彈塑性應力分布曲線殘余應力殘余應力殘余應力：殘余應力：殘余應變：殘余應變：厚壁圓筒的自增強厚壁圓筒的自增強 厚壁圓筒使用前，用超過工作壓力的壓力厚壁圓筒使用前，用超過工作壓力的壓力進行進行超壓處理超壓處理，使圓筒發(fā)生彈塑性變形，卸除，使圓筒發(fā)生彈塑性變形，卸除壓力后保留殘余應力，工作時殘余應力和工作壓力后保留殘余應力，工作時殘余應力和工作應力疊加，使圓筒應力分布趨于均勻，提高圓應力疊加，使圓筒應力分布趨于均勻，提高圓筒的筒的彈性承載能力彈性承載能力。載荷應力載荷應力 彈塑性應力公式彈塑性應力公式P卸載應力卸載

23、應力 Lame公式公式P殘余應力殘余應力殘余應力的求解殘余應力的求解卸載原理彈性變形殘余應力的求解殘余應力的求解 1KK1p22rA1KK1p22rArrrr2)(rzzz自增強壓力自增強壓力 a 彈塑性應力公式彈塑性應力公式Pa卸載應力卸載應力 a Lame公式公式Paaa殘余應力殘余應力工作應力工作應力 總應力總應力 自增強后的應力計算方法自增強后的應力計算方法屈服壓力和屈服壓力和爆破壓力爆破壓力彈性階段彈性階段彈塑性階段彈塑性階段應變硬化階段應變硬化階段爆破階段爆破階段Kln32PpsRoRisoc初始屈服壓力初始屈服壓力全屈服壓力全屈服壓力22sRRisK1K3Ppic)ln21 (3

24、202iccsiRRRRppi與Rc的關系 基于理想的彈塑性材料而言的基于理想的彈塑性材料而言的爆破壓力爆破壓力爆破壓力的上限值：爆破壓力的上限值：Kpbbln32maxKpybln32min爆破壓力的下限值：爆破壓力的下限值：FaupelFaupel經(jīng)驗爆破壓力計算式：經(jīng)驗爆破壓力計算式： Kpbssbln232基于實際的彈塑性材料基于實際的彈塑性材料而言的而言的平板應力分析(1)(1)應用：應用：平蓋、人（手）孔蓋、管板、法蘭環(huán)、矩形容器器壁(2)(2) 形式：形式：圓形、圓環(huán)形、橢圓形、矩形軸對稱橫向載荷下，圓形薄板的變形特征是雙軸對稱橫向載荷下，圓形薄板的變形特征是雙向彎曲。向彎曲。周

25、向彎曲徑向彎曲周向彎曲徑向彎曲圓平板應力分析主要考慮：圓平板應力分析主要考慮：軸對稱橫向載荷小軸對稱橫向載荷小撓度圓形薄板的應力和變形撓度圓形薄板的應力和變形P (r)Rrw中性面假設中性面假設：純彎曲問題；：純彎曲問題；直法線假設直法線假設：中面的法線變形后仍為直線，：中面的法線變形后仍為直線，且且于中面；于中面；不擠壓假設不擠壓假設：板內(nèi)垂直于板面的正應力不予：板內(nèi)垂直于板面的正應力不予考慮，且不計應變。考慮，且不計應變。 上述假定統(tǒng)稱為克?；舴颍ㄉ鲜黾俣ńy(tǒng)稱為克?；舴颍↘irchhoffKirchhoff）假定。）假定。 wz5 5）彈性薄板小撓度理論的基本假設：）彈性薄板小撓度理論的基

26、本假設：0z(6) 分析過程：力平衡方程幾 何 方 程圓板軸對稱彎曲的基本微分方程物 理 方 程根據(jù)特定邊界條件，求解圓板軸對稱彎曲的基本微分方程得撓度w，于是有：zMrr312徑向應力徑向應力)1(22drdwrdrwdDM周向彎矩周向彎矩MqMqzM312周向應力周向應力)231 (12ED其中其中為圓板抗彎剛度。為圓板抗彎剛度。)(M22rdrdwrdrwdD徑向彎矩徑向彎矩M Mr rzMrr312徑向應力徑向應力)(M22rdrdwrdrwdD徑向彎矩徑向彎矩MrMr)1(22drdwrdrwdDM周向彎矩周向彎矩MqMqzM312周向應力周向應力DQdrdrdrdrdrdr1Cdr

27、prrQzr22zrrpdrrQd)(聯(lián)立邊聯(lián)立邊界條件界條件求解求解w)drwddrdwr1(1Ez)drdwrdrwd(1Ez222222r平板應力掌握重點：平板應力掌握重點：1 1。剪力。剪力Q Qr r的求取的求取2 2。邊界條件的分析。邊界條件的分析3 3。支撐對應力的影響（固支簡支的。支撐對應力的影響（固支簡支的應力分布特點）應力分布特點）4 4。提高平板剛度強度的措施。提高平板剛度強度的措施圓平板中的應力圓平板中的應力確定邊界條件？確定邊界條件？周邊固支圓平板周邊固支圓平板Wmax=?板上、下表面處（板上、下表面處（zt/2)：)drwddrdwr1(1Ez)drdwrdrwd(

28、1Ez222222rmax在哪兒？周邊簡支圓平板周邊簡支圓平板板上、下表面處（板上、下表面處（zt/2)：22maxtR)R(fwmax思考題：思考題：提高圓平板的強度和剛度的措施有哪些？提高圓平板的強度和剛度的措施有哪些？撓度反映板的剛度，應力則反映強度撓度反映板的剛度，應力則反映強度 薄圓平板應力特點薄圓平板應力特點 板內(nèi)為二向應力板內(nèi)為二向應力 、 ，平行于中面各層相互之間，平行于中面各層相互之間的正應力的正應力 及剪力及剪力 引起的剪應力引起的剪應力 均可予以忽略。均可予以忽略。正應力正應力 、 沿板厚度呈直線分布，在板的上下表沿板厚度呈直線分布，在板的上下表面有最大值，是純彎曲應力。

29、面有最大值，是純彎曲應力。應力沿半徑的分布與周邊支承方式有關，工程實應力沿半徑的分布與周邊支承方式有關，工程實際中的圓板周邊支承是介于兩者之間的形式。際中的圓板周邊支承是介于兩者之間的形式。 薄板結(jié)構(gòu)的最大彎曲應力薄板結(jié)構(gòu)的最大彎曲應力 與與 成正比，而薄成正比，而薄殼的最大拉（壓）應力殼的最大拉（壓）應力 與與 成正比，故在相同成正比，故在相同 條件下，薄板所需厚度比薄殼為大。條件下，薄板所需厚度比薄殼為大。 rzrQrmax2tRmaxtRtR殼體的穩(wěn)定性分析圖圖2-48 2-48 圓圓筒失穩(wěn)時出筒失穩(wěn)時出現(xiàn)的波紋現(xiàn)的波紋殼體失穩(wěn)的概念？非彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)失穩(wěn)破壞壓縮屈服破壞外壓圓筒的失效

30、形式壓縮薄膜應力壓縮薄膜應力壓縮屈服（壓縮屈服（強度不足）：按無力矩理論計算的薄強度不足）：按無力矩理論計算的薄膜應力膜應力失穩(wěn)破壞（剛度不足）：壓應力作用下殼體徑向失穩(wěn)破壞（剛度不足）：壓應力作用下殼體徑向擾度隨壓縮應力的增加趨向急劇增加，發(fā)生突然、擾度隨壓縮應力的增加趨向急劇增加，發(fā)生突然、永久性皺折變形（永久性皺折變形（BucklingBuckling）ssncrcrm，非彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)工程上，若tscrtscrtstpcr,mpppcrcrcrm對于鋼質(zhì)圓筒（對于鋼質(zhì)圓筒（=0.3）：）： 臨界應力（臨界壓力在圓筒壁中引起的周向壓縮應力）：臨界應力（臨界壓力在圓筒壁中引起的周向壓縮應

31、力）：長圓筒的臨界壓力計算公式：長圓筒的臨界壓力計算公式：3212DtEpcr302 . 2DtEpcr3001 . 12DtEtDpcrcrcrtp適用條件：適用條件：ty（ ）彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)EJ1EJD2代替用（1）長圓筒臨界壓力與圓筒的計算長度）長圓筒臨界壓力與圓筒的計算長度L無關無關（2）長圓筒抗失穩(wěn)能力與）長圓筒抗失穩(wěn)能力與E有關，而強度上的承壓能力有關，而強度上的承壓能力與與S有關有關 用高強度鋼代替低強度鋼，只能提高圓筒的強度，而不用高強度鋼代替低強度鋼，只能提高圓筒的強度，而不能提高其抗失穩(wěn)能力能提高其抗失穩(wěn)能力（3）對于薄壁圓筒，使長圓筒失穩(wěn)的壓力（）對于薄壁圓筒，使長圓筒

32、失穩(wěn)的壓力（Pcr）遠遠）遠遠小于使長圓筒屈服的壓力（小于使長圓筒屈服的壓力（PS），），即失穩(wěn)破壞先于強度破即失穩(wěn)破壞先于強度破壞。壞。30)(2 . 2DtEPcr)(20DtPSS注意注意5 . 100030. 12DtDLEtDpcrcrtDLDEtpcr00259. 2短圓筒的臨界壓力短圓筒的臨界壓力臨界應力臨界應力crtp適用條件：適用條件：ty（ ）Mises小撓度理論小撓度理論彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)B.M. PammB.M. Pamm公式公式 5 . 200crDt)D/L(E59. 2p臨界長度臨界長度tDDLcr0017. 15 . 200crDt)D/L(E59. 2p302

33、. 2DtEpcr典型局部應力 附件或附屬設附件或附屬設備備傳遞的局部載荷傳遞的局部載荷 局部材料或者局部材料或者結(jié)構(gòu)不連續(xù)結(jié)構(gòu)不連續(xù)危害：危害： 與材料的與材料的韌性韌性和和載荷形式載荷形式密切相關。密切相關。疲勞失效疲勞失效 - -裂紋擴展裂紋擴展1 1、局部應力、局部應力：由于結(jié)構(gòu)、材料及載荷不連續(xù)而在局部由于結(jié)構(gòu)、材料及載荷不連續(xù)而在局部區(qū)域所產(chǎn)生的附加應力區(qū)域所產(chǎn)生的附加應力2 2、產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生的原因：局部載荷局部載荷局部材料不連續(xù)處局部材料不連續(xù)處局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處注意：結(jié)構(gòu)不連續(xù)分類：注意：結(jié)構(gòu)不連續(xù)分類：B B、局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)、局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)：系指幾何形狀或材

34、料的不連續(xù)，使結(jié)構(gòu)在較系指幾何形狀或材料的不連續(xù)，使結(jié)構(gòu)在較小范圍內(nèi)的應力或應變發(fā)生變化，對結(jié)構(gòu)總的應小范圍內(nèi)的應力或應變發(fā)生變化，對結(jié)構(gòu)總的應力分布與變形無顯著影響。力分布與變形無顯著影響。例如：小的過渡園角處、殼體與小附件連接處，例如：小的過渡園角處、殼體與小附件連接處，以及未全熔透的焊縫等。以及未全熔透的焊縫等。3 3、應力集中及應力集中系數(shù)、應力集中及應力集中系數(shù)：局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)，在很小范圍內(nèi)引起應力應局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)，在很小范圍內(nèi)引起應力應變增大的現(xiàn)象，稱為變增大的現(xiàn)象，稱為應力集中應力集中。 應力集中區(qū)最大應力與殼體基本應力之比稱為應力集中區(qū)最大應力與殼體基本應力之比稱為應力集中系數(shù)

35、，即。應力集中系數(shù)，即。/maxtK4 4、應力集中（或局部應力）主要特點、應力集中（或局部應力）主要特點 ：數(shù)值往往高出殼體基本應力數(shù)值往往高出殼體基本應力 應力衰減較快，具有局部性應力衰減較快，具有局部性 屬于二次應力，具有自限性。（構(gòu)件變屬于二次應力，具有自限性。（構(gòu)件變形受到外部或自身約束所產(chǎn)出生的應力）形受到外部或自身約束所產(chǎn)出生的應力）5 5、局部應力或集中應力的對結(jié)構(gòu)強度的影響、局部應力或集中應力的對結(jié)構(gòu)強度的影響（1 1）對于韌性好的材料對于韌性好的材料，當局部應力達到屈當局部應力達到屈服限后，材料可通過不斷擴大屈服區(qū)吸收服限后，材料可通過不斷擴大屈服區(qū)吸收載荷能量和調(diào)整應力分布，從而使得局部載荷能量和調(diào)整應力分布，從而使得局部高應力緩解，高應力緩解，即有自限性即有自限性，因此一定條件，因此一定條件下局部高應力在設計上是允許的；下局部高應力在設計上是允許的；（2 2）在變動載荷條件下在變動載荷條件下，局部高應力會導致，局部高應力會導致疲勞裂紋產(chǎn)生，從而使容器疲勞裂紋產(chǎn)生，從而使容器疲勞失效疲勞失效。應