外壓容器設(shè)計(jì)課件

1、第九章 外壓容器設(shè)計(jì)本章主要討論的幾個(gè)問(wèn)題：(1) 外壓薄壁容器的厚度設(shè)計(jì)；(2)外壓封頭的厚度設(shè)計(jì)；9.1 概述外壓容器的概念：外壓容器通常是指操作時(shí)作用在壁外的壓力大于壁內(nèi)壓力的容器。外壓容器失效的形式：外壓容器的失效的主要形式是喪失穩(wěn)定性！9.1 概述壓桿失穩(wěn)的主要因素：1、外載大小2、壓桿柔度(細(xì)長(zhǎng)比)3、材料的力學(xué)性能。容器失穩(wěn)與壓桿失穩(wěn)類似，取決于：1、圓筒外徑與有效壁厚之比 Do/e；2、圓筒長(zhǎng)度與外徑的比值 L/Do3、材料的力學(xué)性能 （E，)9.1 概述9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)受外壓的圓筒, 有的僅橫向均勻受壓, 有的則橫向和軸向同時(shí)均勻受壓, 但失穩(wěn)破壞總是在橫斷面內(nèi)

2、發(fā)生, 也即失穩(wěn)破壞主要為環(huán)向應(yīng)力及其變形所控制。因此本章主要討論薄壁圓筒在橫向受均布外壓時(shí)的厚度設(shè)計(jì)計(jì)算方法。計(jì)算外壓圓筒的厚度時(shí), 一般要先假定一個(gè)名義厚度n (已圓整至鋼板厚度規(guī)格) , 經(jīng)反復(fù)計(jì)算校核后才能完成, 工程設(shè)計(jì)也常常采用算圖來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程, 下面分別介紹解析法和圖算法。一、橫向受壓圓筒的穩(wěn)定性計(jì)算1、解析法a 計(jì)算公式m 為穩(wěn)定系數(shù), 類似于強(qiáng)度計(jì)算中的安全系數(shù)。9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)(1) 長(zhǎng)圓筒(2)短圓筒9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)b 臨界長(zhǎng)度當(dāng)圓筒計(jì)算長(zhǎng)度LLcr 時(shí), 應(yīng)按式(15-2)或式(15-3)計(jì)算。當(dāng)圓筒計(jì)算長(zhǎng)度L 0 .5% DN( DN 為

3、筒體的公稱直徑) , 且大于25mm 時(shí), 其初始橢圓度會(huì)降低圓筒的臨界壓力值, 就不能再用m = 3 作計(jì)算。9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)d 計(jì)算步驟首先假設(shè)n (常取大于或等于強(qiáng)度計(jì)算所得的名義厚度) , 而e =n - C。(2) 以e 代入式(15-6) , 求Lcr 。(3) 比較L 與Lcr , 確定計(jì)算公式, 計(jì)算p 。(4) 比較p和p , 若p st時(shí), 屬非彈性失穩(wěn), 應(yīng)改用下列近似公式計(jì)算：9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)2、圖算法應(yīng)用算圖進(jìn)行外壓圓筒設(shè)計(jì)的方法和步驟:a (Do/e)20 的圓筒與管子b (Do/e) 20 的圓筒和管子見教材P3079.2 外壓薄壁圓筒

4、的厚度設(shè)計(jì)二、軸向受壓圓筒的穩(wěn)定性計(jì)算僅軸向受壓的圓筒, 在彈性段內(nèi)的穩(wěn)定許用應(yīng)力, 在工程設(shè)計(jì)中可用下列公式計(jì)算:Ri 圓筒的內(nèi)半徑, mm。在彈性與塑性轉(zhuǎn)折段, 也可應(yīng)用B-A算圖, 對(duì)于軸向受壓縮圓筒規(guī)定: B = cr , 代入式(15-12 ), 則有：9.2 外壓薄壁圓筒的厚度設(shè)計(jì)求解cr 的步驟與上述近似:初定圓筒厚度n, 計(jì)算e =n - C及Ri/e , 并用以代入式(15-13)求A。然后根據(jù)材料選擇相應(yīng)的B-A 圖(圖15-5圖15-7)由A 查得B 值即為cr , 若在材料曲線的左方,則可按式(15-12)直接求cr 。9.3 外壓凸形封頭的厚度設(shè)計(jì)一、凸形封頭與球殼在

5、彈性段內(nèi)的許用外壓力可按下式計(jì)算：m穩(wěn)定系數(shù), 對(duì)于凸形封頭和球殼, 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定m = 15 ;Ro 凸形封頭球面部分外半徑, mm。9.3 外壓凸形封頭的厚度設(shè)計(jì)二、在彈性和塑性轉(zhuǎn)折段, 則可應(yīng)用B-A 算圖。A 半球形封頭(球殼)B 橢圓形封頭C 碟形封頭D 無(wú)折邊球形封頭9.4 外壓錐形筒體和封頭的厚度設(shè)計(jì)錐體厚度可按承受外壓的圓筒體厚度的確定方法進(jìn)行計(jì)算, 但需以錐體的有效厚度nc 來(lái)取代圓筒體的有效厚度e再以錐體的當(dāng)量長(zhǎng)度Le (圖15-9) 作為計(jì)算長(zhǎng)度, 并以Le/DL代替L/Do , DL/ ec 代替Do/e , 然后按上述算圖進(jìn)行計(jì)算。無(wú)折邊錐殼或錐殼上相鄰兩加強(qiáng)圈之間錐殼段(圖15-9(a) 和(d)的當(dāng)量長(zhǎng)度為:大端折邊錐殼(圖15-9 (b) 的當(dāng)量長(zhǎng)度為:折邊錐殼(圖15-9 (c) 、小端折邊錐殼的當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算方法以及