2.3.1内压薄壁容器设计-I圆筒球壳的设计计算摘要.pptx

第二章 中低压容器的规则设计 慕课课程：Massive Open Online Course Pressure Vessel Design 压力容器设计 主讲教师：潘家祯 华东理工大学机械与动力工程学院 2.3.1 内压薄壁容器设计—1 圆筒与球壳的设计计算 2 第三节 内压薄壁容器的设计计算 一、引言 二、圆筒和球壳的设计计算 三、设计参数的规定 四、压力试验 五、封头的设计计算 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 3 (一)设计内容：容器应根据工艺过程要求和条件，进行结构设计和强度设计。 结构设计：主要选择适用、合理、经济的结构形式，同时满足制造、检测、装配、运输和维修的要求。 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 强度计算：内容包括选择容器的材料，确定主要尺寸，满足强度、刚度和稳定性的要求，以确保容器安全可靠地运行。 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 4 （二）设计方法 常规设计：又称规则设计，依据“GB150《钢制压力容器》”国家标准进行设计。该标准采用弹性失效准则，对壳体应力不作详细分析，只计算总体应力，并限制壳体的基本（薄膜）应力不超过材料的许用应力值。而由于总体结构不连续引起的附加应力，以应力增强系数引入壁厚计算，或在结构上加以限制，或在材料选择、制造工艺、等给以不同要求的控制。 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 5 （二）设计方法 分析设计：要求对容器的载荷做详细的分析。并根据载荷的性质进行分类，在此基础上，对不同的应力加以限制。分析设计的要点： 把容器内的应力分为三类， 一次应力——为平衡外载荷所产生的应力。它随外载荷的增加而增加。 二次应力——由结构自身或者相邻部件的约束产生的应力。它具有自限性。 峰值应力——它是由局部不连续或局部热应力的影响叠加到一次和二次应力上的应力增量。它具有高度的局部性。它的危害是引起疲劳裂纹或者脆性断裂。 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 6 （三）强度理论。 按照强度理论，对于钢制容器适宜采用第三、第四强度理论，但是，第一强度理论在容器设计历史上使用最早，有成熟的实践经验，而且由于强度条件不同而引起的误差已考虑在安全系数内，所以至今在容器常规设计中仍采用第一强度理论， 即： 式中， 为器壁中三个主应力中最大的一个，对于内压薄壁回转壳体，通常，第一主应力为周向应力 ，第二主应力为经向应力 ，另一个主应力为径向应力 。 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 7 （三）强度理论。 四个强度理论： 第一强度理论——最大拉应力理论： 第二强度理论——最大拉应变理论： 第三强度理论——最大剪应力理论： 第四强度理论——最大八面体剪应力(形状改变比能)理论： 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 8 第三节 内压薄壁容器的设计计算一、引言 （一）圆筒 设圆筒的平均直径为D，壁厚为t，在承受均匀内压作用时，器壁产生的薄膜应力为： 显然， 按照第一强度理论可得， 工艺设计中一般给出内径Di，D = Di + t， 即： 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 9 第三节 内压薄壁容器的设计计算 一、引言 二、圆筒和球壳的设计计算 三、设计参数的规定 四、压力试验 五、封头的设计计算 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 10 第三节 内压薄壁容器的设计计算二、圆筒和球壳的设计计算 （一）圆筒 实际圆筒钢板焊缝区金属一般低于母材，再考虑到容器腐蚀，供货钢板厚度的负偏差，设计厚度应比计算厚度大。 圆筒设计计算公式： 式中：td——设计厚度，mm； pC——计算压力，MPa； Di——圆筒内径，mm； ?——焊接接头系数， ?≤1.0； [s] t——设计温度下材料的许用应力，MPa； C2——腐蚀裕量，mm； 2.3.1内压薄壁容器设计-I 圆筒球壳的设计计算 11 （一）圆筒 设计壁厚的概念： 计算厚度为仅按强度计算得到厚度：t 设计厚度为计算厚度加上腐蚀裕量：td = t + C2 名义厚度为实际采用标准规格钢材的厚度：tn=td + C +圆整值 厚度附加量C，C = C1 + C2， C1为钢板负偏差。 进行强度校核的公式为： 式中： 为校核温度下圆筒器壁中的计算应力。 。 te——有效