内压圆筒体和内压球壳设计

内压圆筒体和内压球壳设计1、失效准则容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、塑性变形、容器从承载到载荷的不断加大最后破坏经历弹性变形、塑性变形、爆破，因此容器强度失效准则的三种观点：弹性失效弹性失效准则认为壳体内壁产生屈服即达到材料屈服限时该壳体即失效，将应力限制在弹性范围，按照强度理论把筒体限制在弹性变形阶段。认为圆筒内壁面出现屈服时即为承载的最大极限。塑性失效它将容器的应力限制在塑性范围，认为圆筒内壁面出现屈服而外层金属仍处于弹性状态时，并不会导致容器发生破坏，体即失效，将应力限制在弹性范围，按照强度理论把筒体限制在弹性变形阶段。认为圆筒内壁面出现屈服时即为承载的最大极限。塑性失效它将容器的应力限制在塑性范围，认为圆筒内壁面出现屈服而外层金属仍处于弹性状态时，并不会导致容器发生破坏，只有当容器内外壁面全屈服时才为承载的最大极限。爆破失效它认为容器由韧性钢材制成，有明显的应变硬化现象，即便是容器整体屈服后仍有一定承载潜力，只有达到爆破时才是爆破失效它认为容器由韧性钢材制成，有明显的应变硬化现象，即便是容器整体屈服后仍有一定承载潜力，只有达到爆破时才是达到了极限应力，1材料就发生破坏。强度条件：达到了极限应力，1材料就发生破坏。强度条件：D1D［口］t容器承载的最大极限。2、弹性实效准则下的四个强度理论第一强度理论（最大主应力理论）认为材料的三个主应力中只要最大的拉应力口第二强度理论（最大变形理论）认为材料的最大的应变达到了极限状态，材料就发生破坏。口口[口]第三强度理论（最大剪应力理论）材料的最大剪应力T达到了极限应力，材料就发生破坏。maxT=1（1-口）[1[1]tmax2132第四强度理论（剪切变形能理论）材料变形时，即内部变形能量达到材料的极限值时，材料破坏。1=1_-)2+(1-n)2+(1-][1]te21313133、应力计算(1)圆筒容器薄壁圆筒容器在工程中采用无力矩理论来进行应力计算，内压P000,筒壁承受径向应力和环向应力（薄膜应力）作用。内压P000,筒壁承受径向应力和环向应力（薄膜应力）作用。由于壳体壁厚较薄，且不考虑壳体与其它连接处的局部应力，略了弯曲应力，这种应力称为薄膜应力。经向应力口=PDm4b周向应力口=PDt2b式中P——设计压力，MPa；D——圆筒的中间直径或称中径，mm；D=D°+D=D+12i

TOC\o"1-5"\h\zD——圆筒的外直径，mm；0Di——圆筒的内直径，mm；口——圆筒的计算厚度，mm；由上述公式可以得出以下结论：a、圆筒体上周向应力口是经向应力口ta、圆筒体上周向应力口是经向应力口t的两倍，而周向应力作m用于纵向截面，环向应力作用于环向截面(见下图)b、b、由于周向应力口力所作用的纵向截面是危险截面。J经向应力口的两倍，由此可知，周向应这里可以说明为什么在焊接接头分类里，圆筒体的纵焊缝为A类焊接接头，口焊缝为类里，圆筒体的纵焊缝为A类焊接接头，口焊缝为B类焊接接头；在筒体上开椭圆形人孔时使长轴垂直与筒体轴线。C、C、应力与D/1成正比。(2)球形壳体球形容器在均匀内压作用下，球形壳体经向应力和周向应力相等。即

====PDt4b式中P——设计压力，MPa；mm；D——球壳的中间直径或称中径，mm；TOC\o"1-5"\h\zD——球壳的外直径，mm；0Di——球壳的内直径，mm；口——球壳的计算厚度，mm；从以上可以看出球形壳体的最大应力是圆筒体最大应力的两倍。3、强度计算圆筒强度计算公式中，是根据第一强度理论推导而得。若用第三强度理论推导，其强度条件形成结果是一样的。按第一强度理论条件得01=0t=PD1[0]t式中[0]t——设计温度下圆筒材料的许用应力，MPa。焊缝部位可能存在着夹渣、气孔、未焊透、未熔合、裂纹等缺陷，同时由于焊接加热过程中，对焊缝两侧的热影响产生许多不利因素，如焊接热影响区被淬硬，塑性下降、焊接内应力的产生等，都会使焊缝金属或母材的机械性能降低。因此在设计时应将设计温度下圆筒材料的许用应力[0]t乘以一个焊接接头系数□，于是上述公式变成：PD1[0]田2b由上式计算厚度式中Pc——由上式计算厚度式中Pc——计算压力，PD2□｝二PCMPa；D——圆筒的内直径，mm；i［口］［口］t——设计温度下材料的许用应力，MPa；口——焊接接头系数。上式适用于设计压力P口0.4［口］t口的范围。(D/D=1.5)0i设计厚度口;口+C2名义厚度口二口+C2+C1+口口口口□i+C2式中：C——厚度附加量C=C1+C2mmC——钢板或钢管的厚度负偏差，mm；1C——腐蚀裕量，mm2△——钢板圆整量；口i——筒体最小厚度。如果已知圆筒尺寸，可校核在设计压力作用下圆筒壁厚的应力应力校核式口t=P(0"bee)MPa2be口=]-CmmC=C1+C2，mm计算所得的应力值，必须满足口U［口计算所得的应力值，必须满足口U［口］田。最大允许工作压力[P]=%&°.①MpawDi+8e球形壳体由于球形容器经向应力和周向应力相等，因此其最大应力D1D1=]t==PDm48上述公式中，如将D=D+1代入并考虑了焊接接头系数口，如采用第一强度理论时，即得出PDi+8e)[[D]