油罐的应力分析.ppt

* 图2-9 椭球壳中的应力随长轴与短轴之比的变化规律 2.2.4 无力矩理论的应用 ②椭球壳应力与内压p、壁厚t有关，与长轴与短轴 之比a／b有关 a＝b时，椭球壳 球壳，最大应力为圆筒壳中 的一半， a／b ， 椭球壳中应力 ，如图2-9所示。 * 从式（2-10）可以看出： ①椭球壳上各点的应力是不等的，它与各点的坐标有关。 在壳体顶点处（x＝0，y＝b） R1＝R2＝ ， 2.2.4 无力矩理论的应用 * 2.2.4 无力矩理论的应用 ③椭球壳承受均匀内压时，在任何a／b值下， 恒为正值，即拉伸应力，且由顶点处最大值向赤道逐渐 递减至最小值。 当 时，应力 将变号。从拉应力变为压应力。 随周向压应力增大，大直径薄壁椭圆形封头出现局部屈曲。 措施：整体或局部增加厚度，局部采用环状加强构件。 * ④工程上常用标准椭圆形封头，其a/b=2。 的数值在顶点处和赤道处大小相等但符号相反， 即顶点处为 ，赤道上为 - ， 恒是拉应力，在顶点处达最大值为 。 2.2.4 无力矩理论的应用 ● 几何形状：薄壳应具有连续曲面，壳体形状如曲率和壁厚无突变。 ● 加载方式：薄壳所受载荷应连续分布，且无任何突变，更不能有集中载荷。 无力矩体素平衡方程的适用条件 ● 边界条件：壳体边界固定形式应是自由支承的（当边界上法向位移和转角受到约束，在载荷作用下势必引起壳体弯曲）。 由此可见，薄壳无力矩状态的存在必须满足壳体几何形状、材料和载荷的连续性，同时须保证壳体具有自由边界。当这些条件之一不能满足时，则不能应用无力矩理论分析壳体的受力情况。 无力矩体素平衡方程的适用条件 ① 计算壳体几何特征rφ、rθ； ② 取隔离体建立区域平衡方程，求σφ, p； ③ 由微元体平衡方程求σθ。 应用薄壳基本平衡方程解题步骤 已知：厚度为t，半径为R的球罐，内装满密度为ρ的液体。如考虑支柱端部作为球壳的支承带，试求在支承带以上即α0角以内的球壳φ 处由于液压产生的薄膜应力σφ，σθ。 薄壳基本平衡方程的应用实例1 α0 β0 φ 支承带 σφ φ α dQ z dQz dQ o σφ R r 解： ① rφ＝rθ＝R ② 取隔离体（正切），其受力分析如下所示。则： i. 内力在oz方向的合力 薄壳基本平衡方程的应用实例1 第二章 轴对称回转薄壳的应力分析 主要内容 ● 轴对称回转薄壳的概念； ● 轴对称回转薄壳的几何要素； ● 无力矩理论；有力矩理论； ● 微元体平衡方程；区域平衡方程； ● 特殊回转壳体的薄膜应力； * 教学重点： 无力矩理论、微元体平衡方程、区域平衡方程 关键知识点： 无力矩理论、微元体平衡； 教学难点： 微元体平衡方程、区域平衡方程 * ●2.2 回转薄壳应力分析 ●2.1 载荷分析 2.2.1 薄壳圆筒的应力 2.2.2 回转薄壳的无力矩理论 2.2.3 无力矩理论的基本方程 2.2.4 无力矩理论的应用 目 录 2.1.1 载荷 2.1.2 载荷工况 * 载荷 压力容器 应力、应变的变化 载荷 压力（包括内压、外压和液体静压力） 非压力载荷 重力载荷 风载荷 地震载荷 运输载荷 波浪载荷 管系载荷 支座反力 吊装力 2.1 载荷分析 局部载荷 整体载荷 2.1.1 载荷 * a.正常操作工况： 容器正常操作时的载荷包括：设计压力、液体静压力、重力载荷(包括隔热材料、衬里、内件、物料、平台、梯子、管系及支承在容器上的其他设备重量)、风载荷和地震载荷及其他操作时容器所承受的载荷。 b. 特殊载荷工况 特殊载荷工况包括压力试验、开停工及检修等工况。 制造完工的容器在制造厂进行压力试验时，载荷一般包括试验压力、容器自身的重量。开停工及检修时的载荷主要包括风载荷、地震载荷、容器自身重量，以及内件、平台、梯子、管系及支承在容器上的其他设备重量 c.意外载荷工况 紧急状况下容器的快速启动或突然停车、容器内发生化学爆炸、容器周围的设备发生燃烧或爆炸等意外情况下，容器会受到爆炸载荷、热冲击等意外载荷的作用。 2.1 载荷分析 2.1.2 载荷工况 * 2.2 回转薄壳应力分析 壳体： 以两个曲面为界，且曲面之间的距离远比其它方向 尺寸小得多的构件。 壳体中面： 与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。 薄壳： 壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值