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一、外压容器失稳 1、概述 外压容器：容器外部压力大于内部压力。 石油、化工生产中外压操作，例如： 石油分馏中的减压蒸馏塔、 多效蒸发中的真空冷凝器、 带有蒸汽加热夹套的反应釜 真空干燥、真空结晶设备等。 2、外压薄壁容器的受力 对于薄壁壳体来讲，内压薄壁圆筒受的是拉应力，即 。 而外压薄壁圆筒所受的是压应力，这种压缩应力的数值与内压容器相同，只是改变了应力的方向，然而，正是由于方向的改变，使得外压容器失效形式与内压不同。 3、失稳现象及其实质： 失稳：承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一数值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸除后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的失稳 实质：是容器筒壁内的应力状态由单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡（产生了以弯曲应力为主的附加应力）。 二、容器失稳形式 ㈠　侧向失稳 由于均匀侧向外压引起失稳 壳体横断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波形数可以等于两个、三个、四个……。 ㈡　轴向失稳 薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一数值时，也会丧失稳定性。 失稳时，仍具有圆环截面，但破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。 ㈢ 局部失稳 　　在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压也可能引起局部失稳。 三、临界压力计算 临界压力：导致筒体失稳的外压，Pcr 临界应力：筒体在临界压力作用下，筒壁内的环向压缩应力，以scr表示。 外压低于Pcr，变形在压力卸除后能恢复其原先形状，即发生弹性变形。 达到或高于Pcr时，产生的曲波形将是不可能恢复的。 影响临界压力的因素 每一具体的外压圆筒结构，都客观上对应着一个固有的临界压力值。 因素：1、筒体几何尺寸的影响 主要考虑筒体的L/D和δ/D。 2、筒体材料性能的影响 失稳与材料的屈服点无关，只与材料的弹性模数E和泊松比μ有关 3、筒体椭圆度和材料不均匀性的影响 失稳是固有性质，不是由于圆筒不圆或是材料不均或其它原因所导致。 但是壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，使失稳提前发生。 根据失稳情况将外压圆筒分为三类： ㈠ 长圆筒 分析： 长圆筒的临界压力仅与圆筒的相对厚度de/D0有关，而与圆筒的相对长度L/D0无关。 ㈡ 短圆筒 L为筒体计算长度，指两相邻加强圈的间距； 对与封头相连接的那段筒体而言，应计入凸形封头中的1/3的凸面高度。 临界压力计算公式使用范围： 临界压力计算公式在认为圆筒截面是规则圆形及材料均匀的情况下得到的。 实际筒体都存在一定的圆度，不可能是绝对圆的，实际筒体临界压力将低于计算值。 但即使壳体形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，只不过是壳体的圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，使失稳提前发生。 ㈢ 刚性筒 刚性筒是强度破坏，计算时只要满足强度要求即可，其强度校核公式与内压圆筒相同。只是式中的许用应力采用材料的压缩许用应力。 　 ㈣ 临界长度 实际外压圆筒是长圆筒还是短圆筒，可根据临界长度Lcr来判定。 当圆筒处于临界长度Lcr时，长圆筒公式计算临界压力Pcr值和短圆筒公式计算临界压力Pcr值应相等 四、外压圆筒的设计 ㈠ 算法概述 　　外压圆筒计算常遇到两类问题： 1、已知圆筒的尺寸，求它的许用外压[p]； 2、已给定工作外压，确定所需厚度de。 1．许用外压[p] 因为圆筒是存在圆度的，长圆筒或管子一般压力达到临界压力值的 l/2～1/3时就可能会被压瘪。 实际承担压力大于计算压力的情况， 不允许外压力等于或接近于临界压力，必须有一定的安全裕度，使许用压力比临界压力小m倍，即 稳定安全系数m 与圆筒形状的准确性、载荷的对称性、材料的均匀性、制造方法及设备的空间位置等很多因素有关 对圆筒、锥壳m=3； 球壳、椭圆形 和碟形封头m=15。 试算法：由工艺条件定内径和筒体长度 先假定一个de， 设计外压： 不小于正常工作过程中可能出现的最大内外压力差。 真空容器： 有安全控制装置（真空泄放阀），取1.25倍最大内外压差或0.1MPa中较小值； 无安全控制装置，取0.1MPa 带夹套容器：真空设计压力再加上夹套设计压力。 （二）外压圆筒壁厚设计的图算法 1、图算的由来 圆筒受外压时，其临界压力的计算公式为 （长圆筒）