3.1载荷分析.ppt

过程设备设计 D、椭球形壳体 图2-8 椭球壳体的应力 * 第三章 压力容器应力分析 CHAPTER Ⅲ STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS 过程设备设计 载荷 压力容器 应力、应变的变化 过程设备设计 ●3.2 回转薄壳应力分析 3.2.1 薄壳圆筒的应力 3.2.2 回转薄壳的无力矩理论 本章主要内容 3.2.3 无力矩理论的基本方程 3.2.4 无力矩理论的应用 3.2.5 回转薄壳的不连续分析 ●3.1 载荷分析 3.1.1 载荷 3.1.2 载荷工况 过程设备设计 ●3.4 平板应力分析 3.4.1 概述 3.4.2 圆平板对称弯曲微分方程 本章主要内容 3.4.3 圆平板中的应力 3.4.4 承受轴对称载荷时环板中的应力 3.3.4 提高屈服承载能力的措施 3.3.3 屈服压力和爆破压力 3.3.2 弹塑性应力 3.3.1 弹性应力 ●3.3 厚壁圆筒应力分析 过程设备设计 ●3.6 典型局部应力 3.6.1 概述 3.6.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 本章主要内容 3.6.3 降低局部应力的措施 3.5.3 其他回转壳体的临界压力 3.5.2 外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 3.5.1 概述 ●3.5 壳体的稳定性分析 过程设备设计 3.1 载荷分析 3.1.1 载荷 压力 内压 外压 非压力载荷 整体载荷 重力载荷 风载荷 地震载荷 运输载荷 波动载荷 局部载荷 管系载荷 支座反力 吊装力 交变载荷 载荷 过程设备设计 3.1.2 载荷工况 载荷工况 正常操作工况 特殊载荷工况 压力试验 开停车及检修 意外载荷工况 紧急状态下快速启动 紧急状态下突然停车 过程设备设计 3.2 回转薄壳应力分析 概念 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（t/R）max≤1/10。 薄壁圆筒： 外直径与内直径的比值Do/Di≤1.2。 厚壁圆筒： 外直径与内直径的比值Do /Di≥1.2 。 过程设备设计 3.2.1 薄壳圆筒的应力 3.2 回转薄壳应力分析 1. 基本假设： a.壳体材料连续、均匀、各向同性； b.受载后的变形是弹性小变形； c.壳壁各层纤维在变形后互不挤压。 典型的薄壁圆筒如图2-1所示。 图2-1 薄壁圆筒在内压作用下的应力 Di D Do A A Di t 过程设备设计 2. B点受力分析 内压P B点 轴向：经向应力或轴向应力σφ 圆周的切线方向：周向应力或环向应力σθ 壁厚方向：径向应力σr 三向应力状态 σθ 、σφ σr 二向应力状态 因而薄壳圆筒B点受力简化成二向应力σφ和σθ(见图2-1) 过程设备设计 截面法 s j s j s q s q p p a (a) (b) y x Di t 图2-2 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡 3. 应力求解 过程设备设计 应力 求解 圆周平衡： 静定 图2-2 轴向平衡： = = 3.2 回转薄壳应力分析 过程设备设计 3.2.2 回转薄壳的无力矩理论 图2-3 回转薄壳的几何要素 过程设备设计 一、回转薄壳的几何要素 回转薄壳： 中面是由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转而成。 母线： 绕轴线（回转轴）回转形成中面的平面曲线,如OA 极点： 中面与回转轴的交点。 经线平面： 通过回转轴的平面。 经线： 经线平面与中面的交线,即OA＇ 平行圆： 垂直于回转轴的平面与中面的交线称为平行圆。 3.2.2 回转薄壳的无力矩理论 过程设备设计 中面法线： 过中面上的点且垂直于中面的直线，法线必与回转轴相交。 第一主曲率半径R1： 经线上点的曲率半径(K1B )。 第二主曲率半径R2： 等于考察点B到该点法线与回转轴交点K2之间长度（K2B） 平行圆半径r： 等于R2在垂直于轴平面上的投影 过程设备设计 同一点的第一与第二主曲率半径都在该点的法线上。 曲率半径的符号判别：曲率半径指向回转轴时，其值为正，反之为负。 r与R1、R2的关系： r=R2sin 图2-3 回转薄壳的几何要素 过程设备设计 3.2.2 回转薄壳的无力矩理论 二、无力矩理论与有力矩理论 N? 图2-4 壳中的内力分量 过程设备设计 无力矩理论所讨论的问题都是围绕着中面进行的。因壁很薄，沿壁厚方向的应力与其它应力相比很小，其它应力不随厚度而变，因此中面上的应力和变形可以代表薄壳的应力和变形。 横向剪力 弯矩转矩 内力 薄膜内力 弯曲内力 Nφ、Nθ、Nφθ、Nθφ Qφ、Qθ Mφ、Mθ、 Mφθ、Mθφ