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压力容器设计的力学基础 压力容器设计要解决的基本问题 结构设计 ---主要由工艺过程决定同时要兼顾机械性能的要求 材料选择 ----满足工作条件（压力、温度、介质）的要求并考虑经济性能 强度计算 ---强度、刚度及稳定性 强度条件 承载结构最大应力的计算 刚度条件 承载结构最大位移的计算 稳定性条件 承载结构最大应力的计算 基本假设 载荷－外力 内力－应力－最大应力 基本假设 1、连续性假设 认为物体的一切物理量，如应力、应变、位移等都是物体所占空间点的连续函数。基于这一假设我们就可以用数学工具来分析线弹性力学问题。 2、均匀性假设 认为物体是由同一类型的均匀固体材料组成，其各部分的物理性质是相同的。基于这一假设我们就可以从研究体中取出任一单元来分析。 基本假设 3、各向同性假设 认为物体在各方向具有相同的物理性质，物体的弹性常数不随坐标方向的改变而变化。 4、小变形假设 认为物体在外力或其他外部作用的影响下，物体所产生的变形与其本身的几何尺寸相比属于高阶小量，可以不考虑因变形而引起的尺寸变化。 外力 作用在物体上的外力分体力Fb和面力Fs两种。 体力是作用在物体微粒体积上的力，也称为质量力，如重力、惯性力、电磁力等。其定义式为： 内力与应力 内力 弹性体受外力作用时，其内部因外力而引起的力，称为内力，该内力总是试图抵抗外力，并不外力相平衡。在弹性范围内，内力随外力增大而增大。 对于杆件、简单的板壳，内力可由材料力学的截面法求得。 内力与应力 弯曲 剪切 内压薄壁圆筒 基于弹性力学的板壳理论可以解决的问题 强度理论 一点处的应力状态 强度理论 一点处的应力状态 三向应力状态 * 所用材料许用应力的确定 许用值的确定 微小体积ΔV的体力矢量为Δ Fb，体力矢量Fb的方向是ΔV内的体力的极限方向； 体力的单位为N/m3 面力是指作用于弹性体表面上的外力，例如流体压力和接触力等。其定义式为： 气体压力，液柱静压力 微小面积ΔS上的面力矢量为Δ Fs，面力矢量Fs的方向是ΔS上的面力的极限方向；面力的单位为N/m2 N x Y P 基于材料力学截面法可以求解的问题 拉压、弯曲、扭转、内压薄壁圆筒、内压薄壁球壳 对于单轴拉伸 扭转 筒体 球壳 锥形封头 凸形封头 平板封头-----圆平板理论 厚壁圆筒 边缘应力 回转壳体的无力矩理论－－薄膜应力 回转壳体的有力矩理论 不连续区－－总体结构不连续，局部结构不连续区 两向应力状态