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9.3 外压封头的稳定计算 一、外压球壳的稳定计算 临界应变 临界压力 临界应力　　　　　　　　　　　　　　　 1、外压球壳的临界压力、临界应力、临界应变、许用外压 许用外压力 若令 则 临界应变 若采用圆筒的B-A图 对圆筒, B=2/3EA 2、外压球壳的稳定计算 1.假设　　　　　　　　　　　　　 2. 确定A值 3.根据不同材料查图9-8~9-17确定B值 A在B-A线的右方,从曲线中查B 5.比较P与[P] ,以P小于且接近于[P] A在B-A线的左方， 4. 求许用外压[P] 3、外压封头的稳定计算 ⑴外压凸形封头 计算同球壳 不同的是球面半径R 标准椭圆形封头R=0.9Di 碟形封头R=球面部分内半径R 球冠形封头R=球面部分内半径R 例9-3：已知一容器，Di=1000mm,筒体长2000mm,封头为标准椭圆形，内曲面高度hi=250mm,直边高度h0=40mm,设计温度120℃，材料Q235-B, C2为2.5mm,接头系数0.85, 试分别计算该容器的许可内压和许可外压。 一、许可内压 按照公式8-33，筒体的许可内压为 得[P]=1.36MPa 二、许可外压 1.筒体 经计算[P]=0.30MPa 2.椭圆封头 由此，容器许可内压[P]=1.36MPa，许可外压[P]=0.3MPa 封头承受外压能力 远大于筒体 “当量长度” 其它同外压圆筒计算 “当量厚度” ⑵外压锥形封头 承受外压的锥形封头，当半顶角 ≤600时，用“当量圆筒” 进行计算。 外压锥形封头，当半顶角≤600时，按外压圆筒稳定性 当半顶角 ＞600时，按平板封头 （p257图9-20) 外压锥形封头的稳定计算 1.假设 2.计算LC确定比值： 2. 根据 和 确定A值 5.比较P与[P],以P小于且接近于[P] 4. 求许用外压[P] 当量厚度 3.根据不同材料选图 确定B值 4、防止内压凸形封头失稳的规定 考虑到内压的碟形封头也会产生环向压缩薄膜应力，考虑到弹性失稳，规定： 最小厚度 （内压失稳） 考虑到内压的椭圆形封头在赤道处产生环向压缩薄膜应力，规定标准椭圆封头的计算厚度不得小于封头内径的0.15% 三、外压容器加强圈 外压圆筒可以通过设置加强圈的方法减少计算长度来 提高承压能力。 工程中常用于：夹套容器 真空容器 1.加强的作用和结构 作用 设置加强圈减少计算长度来提高承压能力 对不锈钢或其它贵重金属，在圆筒体外部设置碳钢加强圈，更加经济。 结构 可用扁钢、角钢、工字钢等其它型钢。 2.加强圈间距 可根据已知筒体厚度，按其稳定性条件确定。 上左式是满足稳定性条件的最大长度; 如果L≤Lmax表示该 圆筒可以承受设计外压p，反之则加设加强圈 P254例 由上式已知尺寸，求满足稳定性条件的最大间距： 外压短圆筒临界压力： 稳定性条件： 例9-2 同9-1，若库存仅有9mm钢板，应采取什么措施？ 从9-1题可知，A值落在曲线斜直线段，该圆筒属于短圆筒。于是由短圆筒临界压力公式可得 代入数值，得Lmax=2480mm,小于筒体计算长度L=6340mm 需设置加强圈，其个数 组合截面失稳时的临界载荷Pcr: 为使在设计外压作用下组合截面不失稳，该组合截面的截面惯性矩须大于等于满足稳定性条件所需的截面惯性矩 3.真空容器加强圈的稳定性条件 装有加强圈的筒体，受外压作用时，作用在加强圈两侧各L/2范围筒体上的外压力是由筒体有效段和加强圈的组合截面共同承担。 ——加强圈与圆筒有效段组合截面的惯性矩; ——加强圈与圆筒有效段组和截面所需惯性矩 4.加强圈设计需要保证两条: ●保证加强圈与壳体一起受力,因此其与圆筒最好采取连续焊,若考虑焊接收缩采用间断焊接时,应保证焊缝总长不少于圆筒周长的1/2(加强圈设置在圆筒外部)或1/3 (加强圈设置在圆筒内部).当满足上述条件时,可以缩短计算长度; 组合截面的惯性矩应以它本身的中性轴计算 ● 9.4轴向受压圆筒的稳定性 承受轴向压力的薄壁圆筒，当轴向压缩应力达某一定值时，圆筒母线的直线性受到破坏而产生了波形，即为轴向失稳。 有些直立高塔设备除了承受介质外压，不定期要承受设备自重及风载荷等作用，使筒体壁产生局部较大轴向压缩应力，因此筒体局部失稳（褶皱）。为保证安全，需要求得保证轴向稳定的许用应力[σ]cr值。 圆筒轴向稳定计算 1.假设