压力容器应力分布图的直观性和实用性

期 安 徽 化 工 ANHUI CHEMI CAL I NDUS n Y Vo 1 3 4， No 2 Ao r 20 o8 压力容器应力分布图的直观性和实用性 葛永生 ( 安徽化工学校 ， 安徽 安庆 2 4 6 0 0 5 ) 摘要： 通过选用压力容器基本结构的几个典型实例， 对其应力进行对比分析， 找出容器可能出现的破坏源或缺陷， 从而发现应力分布图 的直观性和实用性。 关键词： 压力容器； 应力分布图； 结构示意图； 直观性； 实用性 中图分类号： T H 4 9 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 8 5 5 3 X( 2 0 0 8 ) 0 2 一 ( ) 0 6 4 0 2 强度问题是压力容器研究、 设计 、 制造及检验工作 中的一个首要 问题 ， 也是一个较具难度 的问题 ， 主要是 该问题一般采用理论分析的方法和手段较多 ， 诸如弹塑 性力学理论分析法、 有限元分析法等等 ， 相应的计算公 式亦较为繁琐。 作者通过总结多年从事化工容器的研究 和教学经验， 认为压力容器分布图具有的直观性和实用 性使学生能够一 目了然地看出所分析的结构的应力分 布情况 ， 十分方便地掌握其受力特点和强度状况 ， 抓住 问题的关键， 合理地进行设计和检验， 为他们将来成为 一 名工程技术人员提供了一种“ 工作经验” ， 也为他们将 来的工作提供便利和帮助。 下面就应力计算公式和应力分布 图两个方面 ， 选用 压力容器基本结构的几个典型实例， 对其应力进行一些 对比分析 ， 从而发现出应力分布图的直观性和实用性。 1薄壁圆筒体 图谱来源： 板壳无力矩理论； 结构基本情况： 该结构 为承受内压两端封闭的薄壁圆筒体。 1 、 结构示意图 2 、 应力分布图( 叮 0 =2 t r ) 3 、 计算公式 周向应力： 叮0 =P R 8； 径向应力： 叮m =P R 2 8 。 2 受均布垂直载荷作用周边固定的圆周平板 图谱来源 ： 弹性力学 ； 结构基本情况 ： 该结构为周边 固支约束， 承受均匀分布垂直载荷的圆形平板。 1 、 结构示意图 p I l l l 1 1 I j I j r I l R t 2 、 应力分布图 0 3 、 计算公式 径向应力： 叮 r =3 P Z 4 t ( 1 + ix ) R z - ( 3 + ) r 2 】 ； 周向应力： 叮 0=3 P Z 4 t 【 ( I + p Q R 一 ( 1 + 3 1x ) r2 】 。 注 ： 式 中 Z为板上任意点到中性层 的距离 ； 为平 板材料的泊松 比。 3椭球形壳体 图谱来源： 板壳无力矩理论； 结构基本情况： 该结构 为承受内压的椭球形壳体， m = a P o ， a 和 b 分别为椭球半 长、 短轴。 收稿日期： 2 0 0 7 1 1 - 1 6 作者简介： 葛永生( 1 9 6 8 一) ， 男， 毕业于北京化工大学， 讲师， 目 前从事化学工程的教学和管理工作， 0 5 5 6 - 5 3 4 8 5 0 7 ， 1 3 6 0 5 5 6 1 2 2 6 ， h x g y s 6 8 1 2 6 c o m。 维普资讯 葛永生： 压力容器应力分布图的直观性和实用性 6 5 1 、 结构示意图 2 、 计算公式 径向应力 ： 叮 =P 2 6 、 二 ； 周向应力 ： fr O =P 2 6 x b a 2 - x 王 a 2 - b 2 一 a 4 【 a 4 一 x 互 a 一 b 】 3 、 四种椭圆形壳体的无量纲应力分布图 D 4 厚壁圆筒体( 内压 ) 图谱来源： 弹性力学； 结构基本情况 ： 该结构为承受 内压两端封闭的厚壁圆筒体 ， 径比为 K = I：L R i ， 为 叮 。 材 料的屈服应力。 1 结构示意 图 ， r R i I R o P i 2 、 应力分布图( 全弹性状态) 3 、 计算公式( 弹性状态下的应力 ) 径向应力 ： 叮 r = ( K 一 1 ) ( 1 一 R )； 周向应力 ： 叮 。 =P -( K 一 1 ) ( 1 + R n 2 r 2 )； 经向应力 ： 叮 = ( K 一 1 )。 从以上分析讨论可知， 压力容器的计算公式较为繁 琐， 不容易记忆， 且不能直接看出其应力分布情况， 而应