第三章 内压薄壁容器的强度计算

2020/6/4,.,第三章内压薄壁圆筒与封头的强度设计,3.1强度设计的基本知识3.2内压薄壁圆筒壳与球壳的强度设计3.3内压圆筒封头的设计,2020/6/4,.,第三章内压薄壁圆筒与封头的强度设计,本章重点：内压薄壁圆筒的厚度计算本章难点：厚度的概念和设计参数的确定计划学时：8学时,2020/6/4,.,第三章内压薄壁圆筒与封头的强度设计,压力容器强度计算的内容：1、新容器的设计确定设计参数（P，t，D等）；选材；确定容器的结构型式；计算筒体与封头壁厚；选取标准件（如法兰、膨胀节、支座、螺栓、垫片）；绘制设备图纸,2020/6/4,.,第三章内压薄壁圆筒与封头的强度设计,2、在用压力容器的校核定期检验制度：在使用一定年限后，承压元件因腐蚀等因素导致器壁减薄，每次检验，应根据实测的最小壁厚进行强度校核。目的：判定在下一个检验周期内，或在剩余寿命周期内，容器能否在原设计条件下（P，t，介质等）安全使用；当容器已被判定不能在原条件下使用时，应通过强度计算，提出容器监控使用的条件；容器判废，提出判废依据，如强度、位置、原因等。,2020/6/4,.,3.1强度设计的基本知识,3.1.1关于弹性失效的设计准则1、弹性失效理论容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点s，容器即告失效(失去正常的工作能力)，也就是说，容器的每一部分必须处于弹性变形范围内。保证器壁内的相当应力必须小于材料在单向拉伸时测得的屈服点，即当s。当-相当应力，将二向或三向应力状态转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力。,2020/6/4,.,3.1.1关于弹性失效的设计准则,2强度安全条件为了保证结构安全可靠地工作，必须留有一定的安全裕度，使结构中的最大工作应力与材料的许用应力之间满足一定的关系。即,0极限应力（由简单拉伸试验确定）n安全系数许用应力。,2020/6/4,.,3.1.2强度理论及其相应的强度条件,以圆筒形容器作例：,2020/6/4,.,1、第一强度理论最大主应力理论最大拉应力是引起材料破坏的因素，即只要最大拉应力达到材料极限，材料破坏。,2、第三强度理论最大剪应力理论最大剪应力是引起材料流动破坏的因素，即只要最大剪应力达到材料的极限，就会引起塑性破坏。,2020/6/4,.,3、第四强度理论能量理论（适用于塑性材料）只要构件内一点处的形状改变比能达到材料极限，就会引起材料的塑性破坏。变形能：随着弹性体发生变形而积蓄在其内部的能量。如钟表的发条被用力拧紧，外力所作的功转变为发条所积蓄的能量。变形比能：在单位变形体体积内所积蓄的变性能。形状改变比能：物体在外力作用下发生的弹性变形，体积改变称为体积改变比能，形状改变称为形状改变比能。,2020/6/4,.,强度条件为,2020/6/4,.,3.2内压薄壁圆壳体与球壳的强度设计,3.2.1强度计算公式一、圆筒形容器1、强度设计公式根据第三强度理论，有：,将平均直径换为圆筒内径D=Di+;将压力p换为计算压力pc；考虑焊接制造因素，将换为t则有：,2020/6/4,.,其中计算壁厚,mmt材料在设计温度下的许用应力，MPa;2、厚度的定义计算厚度：,设计厚度d=C2名义厚度n=dC1圆整值=C圆整值有效厚度e=nC,2020/6/4,.,3、校核公式若已知容器的结构尺寸，要计算其所能承受的载荷时,2020/6/4,.,上述计算公式的适用范围为pc0.4t。,4、采用无缝钢管作筒体时，公称直径为钢管的外径。,2020/6/4,.,二、球形容器对于球形容器，