过程设备设计 教学课件 ppt 作者 郑津洋 董其伍 桑芝富 主编 22 12 2.ppt

2、压力容器应力分析 讨论 1、材料种类对回转薄壳无力矩理论有没有影响？ 2、在微元截取时，能否用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？ 3、薄壁回转壳体在均匀内压作用下，中面上任意点的变形有什么特征？ 4、为什么圆柱和球可以采用材料力学中的截面法求应力，而一般壳体却不能？ 研究提高型讨论题 回转薄壳的应力与母线的形状紧密相关。当长、短轴之比大于某一值时，椭圆形封头的周向应力出现压应力。随着周向应力增大，椭圆形封头会局部失稳。但是，减少长、短轴之比，又会增加制造难度。为避免局部失稳，工程上有两条技术路线。一条是研究局部失稳的机理，找出失稳判据，通过改变整体或局部厚度加以预防；另一条技术路线是改变母线形状，避免周向应力。请设计出一种母线，使得既能降低封头深度，又可避免周向压缩应力。 作业 p.88 习题1、习题2 p.89 习题4 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 D、椭球形壳体 图2-8 椭球壳体的应力 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 推导思路： 椭圆曲线方程 R1和R2 式（2-5）（2-6） （2-10） 又称胡金伯格方程 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 图2-9 椭球壳中的应力随长轴与短轴之比的变化规律 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 从式（2-10）可以看出： ①椭球壳上各点的应力是不等的，它与各点的坐标有关。 在壳体顶点处（x＝0，y＝b） R1＝R2＝ ， ②椭球壳应力与内压p、壁厚t有关，与长轴与短轴 之比a／b有关 a＝b时，椭球壳 球壳，最大应力为圆筒壳中 的一半， a／b ， 椭球壳中应力 ，如图2-9所示。 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 ③椭球壳承受均匀内压时，在任何a／b值下， 恒为正值，即拉伸应力，且由顶点处最大值向赤道逐渐 递减至最小值。 当 时，应力 将变号。从拉应力变为压应力。 随周向压应力增大，大直径薄壁椭圆形封头出现局部屈曲。 措施：整体或局部增加厚度，局部采用环状加强构件。 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 ④工程上常用标准椭圆形封头，其a/b=2。 的数值在顶点处和赤道处大小相等但符号相反， 即顶点处为 ，赤道上为 - ， 恒是拉应力，在顶点处达最大值为 。 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1 回转薄壳应力分析 二、储存液体的回转薄壳 与壳体受内压不同，壳壁上液柱静压力随液层深度变化。 a. 圆筒形壳体 图2-10 储存液体的圆筒形壳 P0 A R t H χ 浙江大学承压设备研究室 * 浙江大学承压设备研究室 * CHAPTER Ⅱ STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS 压力容器受到介质压力、支座反力等多种载荷的作用。 确定全寿命周期内压力容器所受的各种载荷，是正确设计压力容器的前提。 分析载荷作用下压力容器的应力和变形，是压力容器设计的重要理论基础。 ●2.2 回转薄壳应力分析 ●2.1 载荷分析 ●2.4 平板应力分析 2.1.1 载荷 2.1.2 载荷工况 2.2.1 薄壳圆筒的应力 2.2.2 回转薄壳的无力矩理论 2.2.3 无力矩理论的基本方程 2.2.4 无力矩理论的应用 2.2.5 回转薄壳的不连续分析 ●2.6 典型局部应力 ●2.5 壳体的稳定性分析 ●2.3 厚壁圆筒应力分析 载荷 压力容器 应力、应变的变化 载荷 压力（包括内压、外压和液体静压力） 非压力载荷 重力载荷 风载荷 地震载荷 运输载荷 波动载荷 管系载荷 支座反力 吊装力 2.1.1 载荷 局部载荷 整体载荷 上述载荷中，有的是大小和/或方向随时间变化的交变载荷，有的是大小和方向基本上不随时间变化的静载荷 压力容器交变载荷的典型实例： 间歇生产的压力容器的重复加压、减压； 由往复式压缩机或泵引起的压力波动； 生产过程中，因温度变化导致管系热膨胀或收缩，从而引起接管上的载荷变化； 容器各零部件之间温度差的变化； 装料、卸料引起的容器支座上的载荷变化； 液体波动引起的载荷变化