压力容器受压元件分析讲义-桑如苞NEW.ppt

1.一次应力为平衡外载（压力P、重力、风载、地震载荷等）产生的应力。如强度不足，当时发生破坏，称静强度失效。如容器爆破，风载、地震作用下结构物倒塌。此种应力：分为薄膜应力和弯曲应力两种。其中薄膜应力又分为总体（一次总体薄膜应力）和局部薄膜应力。如容器圆筒中的环向、轴向薄膜应力即是一次总体薄膜应力，控制为1倍?，局部薄膜应力控制值为1.5，发生于筒体端部。二次应力由于变形协调产生的应力，如椭封与筒体连接处，在压力P作用下变形协调引起的应力。如强度不足，当时不会发生破坏，但会在多次加压卸压下发生破坏，称为失去安定。生活中折屈铁丝便是一例。引起这种破坏不分薄膜与弯曲应力，是等价的，许用值为一次+二次应力强度。内外压容器受压元件分析椭封和碟封设计中将其总应力以1倍控制，是保守的。为此俄罗斯标准中对此可不计封头冲压减薄。一次应力和二次应力在GB150常规设计中都是考虑了。所有元件计算中都考虑了一次应力和二次应力的强度，但有的元件是一次应力起控制作用，如圆筒、球封、锥壳，有的是一次+二次应力强度起控制作用。（如锥形封头大端加强段，球冠封头等）。010201内外压容器受压元件分析水压试验并不能检验二次应力的破坏。与二次应力相关的载荷主要是压力（开、停车）。地震、风载不考虑。在GB150中未考虑，它涉及疲劳破坏。峰值应力三、各种壳元件壁厚计算公式分析比较内外压容器受压元件分析椭封公式：球壳公式：圆筒公式：：?碟封公式：各种壳的壁厚计算公式都可以圆筒公式为基础来表示。内外压容器受压元件分析01锥封公式：03封小端加强段公式：02封大端加强段公式：043、各种壳元件壁厚设计的基础1）基于强度设计基于一次总体薄膜应力强度：圆筒——环向[σ]球壳——环向，经向[σ]锥壳——环向[σ]?基于一次局部薄膜应力强度：锥壳小端加强段——环向1.1[σ]基于一次薄膜应力+二次弯曲应力强度：锥壳大端加强段——经向3[σ]球冠形封头——经向3[σ]基于强度和稳定并存的设计椭圆形封头，碟形封头强度：一次薄膜+二次弯曲，经向，[σ]稳定：环向，控制最小有效厚度。12内外压容器受压元件分析内外压容器受压元件分析壳和板的开孔补强准则。01020304开孔补强壳（内压）的补强——拉伸强度补强，等面积补强。板的补强——弯曲强度补强，半面积补强。壳（外压）的补强——弯曲强度补强，半面积补强。内外压容器受压元件分析等面积补强法。大开孔时，由于孔边出现较大的弯曲应力，故不适用大开孔。补强计算对象是薄膜应力，未计及开孔边缘的二次应力（弯曲应力等）。图中a,b,c三孔，由于“计算直径”相同，从等面积补强来讲，开孔补强面积是一样的，但孔边的应力集中相差很大。在A点，a孔K=4.5b孔K=2.5c孔K=1.5所以圆筒上的长孔，应使长轴垂直筒体轴线。为此GB150中，对等面积补强法：限制长圆孔长短径之比a/b≤2，是为了控制孔边的应力集中；限制开孔率（d/D）≤0.5，是为了控制孔边出现过大的弯曲应力。开孔所需补强面积AA=dδ+2δetδ(1-fr)d——开孔计算直径，d=di+2cδ——开孔计算厚度，开孔部位按公式计算的厚度。dδ——壳体开孔丧失的承受强度的面积。2δetδ(1-fr)——由于接管材料强度低于筒体时所需另行补偿的面积。3.各种壳元件上开孔补强计算参数（d，δ）开孔所需补强面积A=dδ+2δetδ(1-fr)元件开孔部位dδ圆筒任意沿筒体轴向开孔直径圆筒计算厚度球壳任意较大直径球壳计算厚度椭封球面区较大直径当量球壳计算厚度过渡区封头计算厚度碟封球面区较大直径