压力容器中的薄膜应力弯曲应力和二次应力实用教案

1、会计学1压力容器中的薄膜应力压力容器中的薄膜应力(yngl)弯曲应力弯曲应力(yngl)和二次应力和二次应力(yngl)第一页，共70页。2液面计接管筒身支座封头人孔第1页/共70页第二页，共70页。3(2)容器的几何(j h)特点第2页/共70页第三页，共70页。4第3页/共70页第四页，共70页。5纵截面(jimin)锥截面(jimin)横截面第4页/共70页第五页，共70页。6横截面第5页/共70页第六页，共70页。7(j y)(j y)。第6页/共70页第七页，共70页。81212第7页/共70页第八页，共70页。9伸，在壳壁的锥伸，在壳壁的锥截面上产生的经向拉伸应力。截面上产生的经向

2、拉伸应力。第8页/共70页第九页，共70页。10第9页/共70页第十页，共70页。11第10页/共70页第十一页，共70页。122Tl 作用(zuyng)在筒体纵截面上的 的合力T：第11页/共70页第十二页，共70页。13000sinsinsin(cossin)2iiiiiNdNRdl pRl pdRl pRlpD lp 结论:由作用于任一曲面上介质压力产生的合力等于(dngy)介质压力与该曲面沿合力方向所得投影面积的乘积,而与曲面形状无关。000sinsinsin(coscos0)2iiiiiNdNRdl pRl pdRl pRl pD l p 第12页/共70页第十三页，共70页。142

3、iD l pl 2ipDNT环向薄膜应力(yngl):第13页/共70页第十四页，共70页。15m介质内压力p作用于封头内表面所产生(chnshng)的轴向合力 为:2/4iDNp/N/N第14页/共70页第十五页，共70页。16/T/mTD 其中(qzhng):中径iDD根据(gnj)力的平衡条件 可得：/NT24imDpD 4mpD经向薄膜应力:第15页/共70页第十六页，共70页。17经向薄膜应力(yngl):4mpD中径公式(gngh)2pD第16页/共70页第十七页，共70页。182pD4pmD决定应力水平高低的截面几何量是圆筒壁厚与直径(zhjng)的比值，而不是壁厚的绝对值。第1

4、7页/共70页第十八页，共70页。19（二）圆球形壳体上的薄膜应力(yngl) 4mpD结论： 内压圆球形壳体上各点的薄膜应力相同(xin tn)，就某一点，该点环向薄膜应力等于径向薄膜应力 。 第18页/共70页第十九页，共70页。20横截面知识(zh shi)回顾:第19页/共70页第二十页，共70页。21下，壳壁的经向下，壳壁的经向“纤维纤维”受到受到拉伸拉伸(l shn)，在壳壁的锥，在壳壁的锥截面上产生的经向拉伸截面上产生的经向拉伸(l shn)应力。应力。第20页/共70页第二十一页，共70页。224mpD经向薄膜应力(yngl):中径公式(gngh)2pD1、圆筒形壳体上的薄膜应

5、力 2、圆球形壳体上的薄膜应力4mpD第21页/共70页第二十二页，共70页。23（三）椭球形壳体上的薄膜应力(yngl)球形壳体椭球形壳体第22页/共70页第二十三页，共70页。24区别(qbi)：m第23页/共70页第二十四页，共70页。252 椭球形壳体顶点(dngdin)B处的薄膜应力的特点()()24pa apD abbm第24页/共70页第二十五页，共70页。2624mpapD3 椭球形壳体赤道(chdo)C处的薄膜应力的特点22(2)2paab第25页/共70页第二十六页，共70页。274 标准(biozhn)半椭球形封头特点max( )42mpD apDb结论(jiln)：标准

6、半椭球内的最大薄膜应力值与同直径、同厚度的圆筒形壳体内的最大薄膜应力值相等。第26页/共70页第二十七页，共70页。28（四）圆锥形壳体中的薄膜应力(yngl)1.圆锥形壳体的锥截面与横截面不是同一截面,经向薄膜应力(yngl)与回转轴相交成角。半锥角横截面2.圆锥形壳体上的薄膜应力大端(ddun)小端不同。第27页/共70页第二十八页，共70页。2914cosmpD12cospD第28页/共70页第二十九页，共70页。30本节小结：12cospD14cosmpDmax( )42mpD apDb4mpD2pD4mpD第29页/共70页第三十页，共70页。31pDK薄膜应力(yngl)通式：第3

7、0页/共70页第三十一页，共70页。32图a图b第31页/共70页第三十二页，共70页。331 环形截面(jimin)的变形及由此而产生的环向弯曲应力,M第32页/共70页第三十三页，共70页。34承受(chngshu)载荷中性(zhngxng)圆第33页/共70页第三十四页，共70页。35，Mr,M第34页/共70页第三十五页，共70页。362 相邻环形截面的相对转动(zhun dng)及产生的径向弯曲应力r,M第35页/共70页第三十六页，共70页。373 ,M与r,M的分布(fnb)规律及它们的最大值最大弯曲应力出现在板的中心处：“”：圆板上表面(biomin)的应力“”：圆板下表面(b

8、iomin)的应力max,0,022()()1.24MMrr MrpR 第36页/共70页第三十七页，共70页。38最大弯曲应力出现在板的四周：“”：圆板上表面(biomin)的应力“”：圆板下表面(biomin)的应力2max,2()0.75Mr Mr RpR 第37页/共70页第三十八页，共70页。392max2MpDK二 弯曲应力与薄膜应力的比较(bjio)和结论max222MDpDDKK第38页/共70页第三十九页，共70页。40pDK薄膜应力(yngl)通式： 弯曲应力 :max222MDpDDKK第39页/共70页第四十页，共70页。41一 边界应力产生(chnshng)的原因第三

9、节 边界(binji)区内的二次应力边界应力：筒体与封头在连接处所出现的自由变形不一致，导致在这个局部的边界地区产生(chnshng)相互约束的附加内力。第40页/共70页第四十一页，共70页。42力力第41页/共70页第四十二页，共70页。43,1.54m MpR 二 影响边界应力大小(dxio)的因素 结论：边界效用(xioyng)引起的附加弯曲应力比内压引起的环向薄膜应力大54%。2pDpR第42页/共70页第四十三页，共70页。44筒体和半球形封头连接(linji)： 结论：半球形封头与筒体的二次薄膜应力对整体(zhngt)强度影响很小。第43页/共70页第四十四页，共70页。45结论

10、：当半球形封头与筒体厚度相同时， 封头和筒体连接的横截面内没有(mi yu)弯曲应力。00 xjj第44页/共70页第四十五页，共70页。46结论：1 不同形状的封头与筒体连接，由于二者间的相互限制不同，产生的边界应力大小(dxio)也不同。2 一般封头采用半球形封头，而不用圆形平板。第45页/共70页第四十六页，共70页。47三 边界应力(yngl)的性质第46页/共70页第四十七页，共70页。482 边界应力(yngl)的特点 （1）局部性：边界应力的最大值出现(chxin)在两种形状壳体的连接处，离开连接处，边界应力会迅速衰减。（2）自限性： 施加的限制增大到使应力达到材料的屈服限，相互

11、限制的器壁金属发生局部的塑性变形，限制就会缓解(hun ji)，相互限制所引起的应力自动地停止增长。第47页/共70页第四十八页，共70页。49四 对边界(binji)应力的处理1.利用局部性特点局部处理(chl)如：改变边缘结构，边缘局部加强，焊缝与边缘离开，焊后热处理(chl)等。2.利用自限性保证材料(cilio)塑性可以使边界应力不会过大，避免产生裂纹。 第48页/共70页第四十九页，共70页。50低温容器，以及承受疲劳载荷的压力容器，更要注意边缘的处理。对大多数塑性较好的材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜、铝等制作的压力容器，一般(ybn)不对边缘作特殊考虑。 第49页/共70页第五十

12、页，共70页。51第50页/共70页第五十一页，共70页。52五 回转壳体内部(nib)的边界应力 第51页/共70页第五十二页，共70页。53薄膜应力(yngl)通式：知识(zh shi)回顾：圆筒形和标准(biozhn)椭圆形壳体：K=1球壳:K=0.5圆锥形壳体：K=1/cos2max2MpDK弯曲应力：max2pKD第52页/共70页第五十三页，共70页。54第53页/共70页第五十四页，共70页。55第四节 强度(qingd)条件 PA强度(qingd)条件：第54页/共70页第五十五页，共70页。56r第55页/共70页第五十六页，共70页。57 tr j相当(xingdng)应力

13、制造容器(rngq)的钢板在设计温度下的许用应力焊逢系数第56页/共70页第五十七页，共70页。582 强度理论(lln)简介表示方法(fngf)：单元立方体上六个平面内的三对应力第57页/共70页第五十八页，共70页。59单向(dn xin)应力状态：第58页/共70页第五十九页，共70页。60二向应力(yngl)状态：第59页/共70页第六十页，共70页。61三向应力(yngl)状态：第60页/共70页第六十一页，共70页。62主平面：只作用(zuyng)正应力，没有剪应力。主应力：主平面上的正应力。第61页/共70页第六十二页，共70页。6311r（2）强度(qingd)理论 1第62页/共70页第六十三页，共70页。64313r最大剪应力理论（第三(d sn)强度理论）第63页/共70页第六十四页，共70页。6513.按第三强度理论(lln)建立的薄膜应力强度条件2m30313r3 tr j第64页/共70页第六十五页，共70页。66二