第二章 压力容器应力分析2.5-2.6.ppt

过程设备设计 2.5.3 其他回转薄壳的的临界压力 表2-6 锥壳的当量长度 其它失稳举例： 在较大区域内存在压缩薄膜应力的壳体，也有可能产生失稳 例如： 塔受风载时，迎风侧产生拉应力，而背风侧产生压缩应力，当压缩应力达到临界值时，塔就丧失稳定性 过程设备设计 2.5.3 其他回转薄壳的的临界压力 返回 过程设备设计 2.6.1 概述 2.6.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 2.6.3 降低局部应力的措施 2.6 典型局部应力 2.6 典型局部应力 过程设备设计 教学重点： 受内压壳体与接管连接处的 局部应力。 教学难点： 应力集中系数法。 2.6 典型局部应力 2.6 典型局部应力 过程设备设计 2.6.1 概述 1. 局部应力的产生 局部载荷 设备的自重、 物料的重量、 管道及附件的重量、 支座的约束反力、 温度变化引起的载荷等 在压力作用下，压力容器材料或结构不连续处，在局部区域产生的附加应力，如截面尺寸、几何形状突变的区域、两种不同材料的连接处等 附加应力 2.6 典型局部应力 过程设备设计 2. 局部应力的危害性与　　　　 材料韧性 载荷形式 大小 载荷作用处的 局部结构形状 和尺寸 有关 危害性 过大的局部应力使结构处于不安定状态， 在交变载荷下，易产生裂纹，可能导致 疲劳失效。 2.6 典型局部应力 过程设备设计 2.6.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 由于几何形状及尺寸的突变，受内压壳体与接管连接处附 近的局部范围内会产生较高的不连续应力。 工程常用方法 应力集中系数法 数值解法 实验测试法 经验公式 理论分析方法 薄膜解 弯曲解 2.6 典型局部应力 过程设备设计 一、应力集中系数法 1. 应力集中系数曲线 ?max——受内压壳体与接管连接处的最大弹性应力 ——该壳体不开孔时的环向薄膜应力 通过应力集中系数曲线图查Kt，既而得到最大应力 2.6 典型局部应力 过程设备设计 2.6 典型局部应力 图2-46 球壳带平齐式接管的应力集中系数曲线 过程设备设计 2.6 典型局部应力 图2-47 球壳带内伸式接管的应力集中系数曲线 过程设备设计 2.6 典型局部应力 图2-48 圆柱壳开孔接管的应力集中系数曲线 过程设备设计 图中 是开孔系数，r 接管平均半径， R壳体平均半径， T壳体壁厚 为边缘效应的衰减长度。 故开孔系数 表示开孔大小和壳体局部应力 衰减长度的比值 2.6 典型局部应力 * 第二章 压力容器应力分析 CHAPTER Ⅱ STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS 过程设备设计 2.6 典型局部应力 2.6.1 概述 2.6.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 2.6.3 降低局部应力的措施 2.5 壳体的稳定性分析 2.5.1 概述 2.5.2 外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 2.5.3 其他回转薄壳的临界压力 本章节主要内容 过程设备设计 2.5.2 外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 2.5.1 概述 2.5.3 其他回转薄壳的临界压力 2.5 壳体的稳定性分析 教学重点： （1）失稳概念； （2）外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析。 教学难点： 受均布周向外压的长圆筒、短圆筒 临界压力公式推导。 2.5 壳体的稳定性分析 过程设备设计 2.5.1 概述 一、失稳现象 2. 承受外压壳体失效形式 强度不足而发生压缩屈服失效 刚度不足而发生失稳破坏 （讨论重点） 1. 外压容器举例 （1）真空操作容器、减压精馏塔的外壳 （2）用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体 2.5.1 概述 过程设备设计 3. 失稳现象 承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状，如图2－38所示这种现象称为外压壳体的屈曲（buckling）或失稳（instability）。 过程设备设计 2.5.1 概述 图 2－38 圆筒失稳时出现的波纹 4. 失稳类型 弹性失稳 t与D比很小的薄壁回转壳，失稳时，器壁的压缩应力通常低于材料的比例极限，称为弹性失稳。 弹塑性失稳 （非弹性失稳） 当回转壳体厚度增大时，壳体中的应力超过材料屈服点才发生失稳，这种失稳称为弹塑性失稳或非弹性失稳。 过程设备设计 2.5.1 概述 受外压形势 p p p a b c 本节讨论：受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题 过程设备设计 2.5.1 概述 过程设备设计 二、