内压薄壁容器应力分析VIP免费

Page110.2内压薄壁容器设计Page2压力容器所受载荷a.压力载荷：均布于容器壳体;b.机械载荷：重力、支座反力、管道的推力等;c.热载荷.外力—内力—应力外力：分布面力，气体压力和液体压力；体积力，重力和惯性力；内力：由于外力引起的质点间的相互作用力的变化量，称为附加内力。应力：某一点处的内力。单位Mpa。分解为：正应力，剪应力§10.2.1内压薄壁容器的应力分析Page3应力分类：按变形分类：拉伸——拉应力。压缩——压缩应力；弯曲——弯曲应力；剪切变形——剪应力按性质划分•一次应力：由于外载荷在容器内产生的正应力或剪应力。•二次应力：由容器自身约束或相邻部件约束而产生的正应力或剪应力。•峰值应力：由于结构不连续而加在一次应力和二次应力之上的应力增量。一薄壁容器根据容器外径D0与内径Di的比值K来判断，iiiiDDDDDK2120当K≤1.2为薄壁容器K＞1.2则为厚壁容器二圆筒形薄壁容器承受内压时的应力只有拉应力无弯曲应力“环向纤维”和“纵向纤维”受到拉力。σ1（或σm）圆筒母线方向(即经向)拉应力，σ2（或σθ）圆周方向的拉应力。三圆筒的应力计算1.经向应力—P-内压，MPa；D-筒体平均直径，亦称中径，mm；δ-壁厚，mm。）（—1-10404112pDDDp12.环向应力—）（—2-1020222pDlpDl2分析：（1）薄壁圆筒受内压环向应力是经向应力两倍。问题a：筒体上开椭圆孔，如何开？224pDpD应使其短轴与筒体的轴线平行，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度，使环向应力不致增加很多。（2）分析式(10-1)和(10-2)可知，Dp/2/内压筒壁的应力和δ/D成反比，δ/D值的大小体现着圆筒承压能力的高低。因此，分析一个设备能耐多大压力，不能只看厚度的绝对值。224pDpDPage10§10.2.2回转壳体的几何特性1）回转壳体：由直线或平面曲线绕平面内的固定轴线旋转一周而形成的壳体。一、基本概念圆柱壳球壳圆锥壳一般回转壳2）轴对称：几何形状、约束条件、外力对称于回转轴。3）中间面：与内外表面等距离的面，表示壳体几何特性。壳体由立体简化成平面。Page121）母线：形成中间面的平面曲线AB。2）经线：通过回转轴作任一纵截面，其与壳体曲面相交所得到的交线AB'，AB''。3）法线：通过经线上任意一点垂直于中间面的直线，称为中间面在该点的法线。4）纬线：经线上任意一点绕旋转轴旋转一周的轨迹就是纬线。或纬线就是平行圆的轮廓线。四条线和一个圆5）平行圆：垂直轴线的平面与中面的交线Page141）横截面：用与轴线垂直的平面截切得到的壳体截面。2）锥截面：用与壳体正交的圆锥面截取得到的壳体截面3）纵截面：用通过轴线的平面截切得到的壳体截面。三个面Page15MMnn锥截面壁厚在哪个截面量取？中间面横截面Page161)第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。R1=MK1(K1点在法线上)三个曲率半径3）平行圆半径R3：平行圆的半径为平行圆半径。(过M点做轴线的垂线之间的距离)2)第二曲率半径：经线上任一点的切线的垂线（法线）与旋转轴线的交点之间的距离R2=MK2(K2是法线与回转轴交点)Page17球形MM圆筒形R1=∞R2=D/2R3=D/2KK22KK22KK11R1=D/2R2=D/2R3=rMMrr锥形MMKK22R1=∞R2=K2M=r/cosαR3=rrrαPage18§10.2.3回转壳体薄膜应力计算公式*同一纬线上各点的经线应力均相等，各点的环向应力也相等，不同纬线上，各点的经线应力和环向应力均不等。一、回转壳体的薄膜理论1)无力矩理论：因为旋转壳体的薄壁，所以可以不考虑弯矩的影响，这种求应力的理论称为无力距理论。2）变形：经线和纬线方向的纤维只发生伸长变形3）薄膜应力：经线和纬线方向分别产生经向应力和环向应力，统称为薄膜应力Page19二、薄膜理论基本假设假定材料具有连续性、均匀性和各向同性，即壳体是完全弹性的小位移假设直法线假设不挤压假设壳体受力后，壳体中各点的位移远小于壁厚，利用变形前尺寸代替变形后尺寸壳体在变形前垂直于中间面的直线段，在变形后仍保持为直线段，并且垂直于变形后的中间面。变形前后壁厚不变壳体各层纤维变形前后均互不挤压Page20三、回转壳体薄膜应力求解...