外压容器解析PPT学习教案

1、会计学1 外压容器解析外压容器解析 15.1.1 稳定的概念 所谓稳定是就平衡而言。平衡有稳定的平衡与不稳定 的平衡。小球处于凹处A或C，它所具有的平衡是稳定的； 小球处于曲面的顶点B处，虽然也可处于平衡，但是这 种平衡是不稳定的，只要有微小的外力干扰使它离开B 点，它就不会自动回复到原来的位置。 AC 第1页/共26页 拉杆不失稳 压杆可能失稳 第2页/共26页 第3页/共26页 外压圆筒的横向与轴向失稳(e)的变形 使外压圆筒从在圆的形状下能够维持稳定的平衡过渡 到不能维持稳定平衡的那个压力，也就是导致筒体失稳的 那个压力，称为该外压圆筒的临界压力pcr。 e 00 1 4 Dp 容器：

2、A F 杆件： e 00 2 2 Dp 第4页/共26页 （1）筒体几何尺寸 a. L/D0有关 b. e/D0有关 c. 是否有加强圈 （2）筒体材料的机械性能：E，E增大，pcr增大，抗 变形能力越强，但各种钢的E值相差不大，所以用高强 度钢代替一般碳钢制造外压容器，并不能提高pcr 。 （3）外载荷 第5页/共26页 （1）受横向压力作用，容器变成波纹形式（图15-1中abcd） （2）受轴向压力作用，容器变成图15-2 外压容器失稳，发生在2pcr，稳定破坏总是先于强度破坏； 强度上的承压能力与强度指标s有关，而稳定上的承 压能力与E有关； 筒体的长度不影响强度，但影响稳定性； m p

3、 p cr 许用外压： 3 0 2 . 2 D Ep e cr 长圆筒： 0 5 . 2 0 59. 2 D L D Ep e cr 短圆筒： pcr：按容器失稳影响因素，理论计算出的最大允许工作压力 p：考虑到实际因素计算出的最大允许工作外压 第8页/共26页 计算长度L 当圆筒上焊有刚性构件时，其计算长度系指两个 刚性构件之间的最大距离，封头、法兰、加强圈等均 可视作刚性构件。对于凸形封头，应计入直边高度及 封头其余部分的三分之一。 第9页/共26页 类别设计外压力p 外压容器取不小于正常工作过程中可能产生的最大内外压力差 真空容器 有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MP

4、a 两者中的较小值； 无安全控制装置时取0.1MPa； 对带夹套的真空容器，按上述原则再加夹套的设计压力 第10页/共26页 我国一般取3（圆筒、锥壳），球壳、椭圆形、蝶 形封头取14.52。m值与所用公式的精确程度、制造技 术所能保证的质量（如形状公差）等有关。当筒体制造 完时的椭圆度e0.5%DN时，且大于25mm时，其初始椭 圆度会降低圆筒的临界压力，就不能再用m3计算。 试验压力 压力试验种类试验压力pT 液压试验1.25 p 气压试验1.15 p 第11页/共26页 （1） 假设一名义厚度n，则 e=n-C （2）求Lcr （3）比较L与Lcr，确定计算公式求pcr和p （4）比较p

5、与p，若p小于且接近于p，则假设n符合 要求。否则再另设，直至满足要求 注意：应用本计算方法时，临界应力应在弹性范围之内 t s e cr cr Dp 2 0 第12页/共26页 1.临界应力cr和临界应变cr e cr cr Dp 2 0 3 0 2 . 2 D Ep e cr 长圆筒： 0 5 . 2 0 59. 2 D L D Ep e cr 短圆筒： 2 0 1 . 1 D E e cr 长圆筒： 0 5 . 1 0 3 . 1 D L D E e cr 短圆筒： 2 0 1 . 1 D e cr 长圆筒： 0 5 . 1 0 3 . 1 D L D e cr 短圆筒： 第13页/共2

6、6页 22 ( ) 33 creee crcr ooo p cppEB mDDD (a) 由筒体的几何参数计算临界应变crcr 2 ( ) 3 crcrcrcr dEBA 需要两个关系： （1）几何参数与A的关系； （2）B与A的关系 0 0 2 2 )( D p Dp b e crcr e cr cr 第14页/共26页 （1）假设一名义厚度n，则 e=n-CL/Do，Do/e （2）由图15-4查得系数A； （3）根据不同材料的A-B关系图，由A求得B； （4）p=Be/Do或p=2AEe/3Do ； （5）比较p与p 第15页/共26页 以小应力理论为依据的外压球壳临界应力计算，可用 于

7、圆筒轴向失稳临界应力的计算式 R E e cr 605. 0 R E R E m eecr cr 06. 0 68. 9 605. 0 2 0.060.09 3 ee ii BEAEA RR i n i e R c R A 09. 009. 0 计算步骤： （1）求A（临界应变值）： cr B （2）选择相应的BA算图，由A查得B值即为许用压缩应力 （3）圆筒的轴向应力强度与稳定的校核 一台圆柱形筒体的轴向压缩应力不管是由什么载荷 引起的，这一应力均应满足以下条件： cr B令 第16页/共26页 m稳定系数，对于凸形封头和球壳，有关标准取m=15 Ro凸形封头球面部分内半径或当量半径，mm。

8、 2 2 0.0833 1.21, ecr cr o o e pE pEp Rm R 凸形封头在弹性段内的许用外压按下式计算： 封头椭圆形碟形无折边球形 RoRoKDo 球面Ro Ro Di/2h2.62.42.22.01.81.61.41.21.0 K1.181.080.990.90.810.730.650.570.5 第17页/共26页 （1）假设一名义厚度n，则 e=n-Ce/Ro （2）计算系数A 0.125 o e A R （3）根据不同材料的A-B关系图，由A求得B， p=Be/Ro （4）比较p与p 第18页/共26页 当受压的锥形封头或锥体半顶角p，则可用增加厚度或缩短圆筒 计

9、算长度的方法来解决。在圆筒的外部或内部设置加强圈可 以减小圆筒的计算长度，此法比增加壁厚更节省材料，经济。 1.加强圈的作用 （1）有效降低容器的有效长度L （2）提高p （3）降低容器的n （4）防止过多的材料消耗 第21页/共26页 2.加强圈的材料 要有足够的刚性，常用角钢、扁钢、工字钢 3.加强圈的焊接：通过最小面积焊接提高刚性 联接必须保证加强圈和筒体一起受力，联接方式常用焊接 （1）加强圈自身在进行焊接时，一定采用对接焊 （2）若加强圈安装在筒体外部，加强圈可以与筒体间可以采用 连续焊接或间断焊接；焊缝总长度不小于筒体外周长的1/2，且 间断焊缝最大间距不大于筒体壁厚的8倍 （3）

10、若加强圈焊在筒内，加强圈可以与筒体间可以采用连续焊 接或间断焊接；焊缝总长度不应小于内圆周长度的1/3，且焊缝 间距不得大于筒体壁厚的12倍 （4）加强圈不应任意削弱或断开。如水平容器中的加强圈往往 必须开一个排液用的小孔，加强圈允许割开或削弱的最大弧长 间断值，可由GB150-1998查得。 第22页/共26页 （1）初定加强圈的数目和间距Ls （2）选择加强圈的材料并初定截面尺寸(按型钢规格)， 再计算它的横截面积As和加强圈与有效段筒体（其宽度 为加强圈中心线两侧各为的距离）实际所具有的综合惯 矩Is max LLs 1 max L L N加强圈的数目： p D ED mp D ED L ee 5 . 2 0 0 5 . 2 0 0 max 87. 06 . 2 第23页/共26页 先计算B： s s e L A pD B 0 利用外压圆筒与球壳计算图15-5到