第13章 外压容器设计

1、13.1 概概 述述两端受拉的杆件，当受到横向力作用使之弯曲后，若两端受拉的杆件，当受到横向力作用使之弯曲后，若横向外力撤去后，拉杆会在两端拉力作用下恢复直线横向外力撤去后，拉杆会在两端拉力作用下恢复直线状态，故此，状态，故此，只会因强度不足而破坏，不会因无只会因强度不足而破坏，不会因无法维持直线状态而不能工作。法维持直线状态而不能工作。第第13章章 外压容器设计外压容器设计按按GB150钢制压力容器钢制压力容器设计，不要求有设计资格。设计，不要求有设计资格。压杆的失稳压杆的失稳杆件失稳示意图杆件失稳示意图失稳前失稳前失稳后失稳后当压力增加到超过一定当压力增加到超过一定值时，一旦受到横向载值时

2、，一旦受到横向载荷作用而变形后，即使荷作用而变形后，即使横向载荷被撤除，压杆横向载荷被撤除，压杆也无法再恢复其原有的也无法再恢复其原有的直线状态。通常在力学直线状态。通常在力学上把杆件的这种上把杆件的这种无法保无法保持原有直线形状的状态持原有直线形状的状态称为称为“失稳失稳”。若将两端的若将两端的拉力改为压力拉力改为压力:对于压杆的稳定性设计，主要是确定临界压力数值对于压杆的稳定性设计，主要是确定临界压力数值（开始失稳的对应压力），并据此确定应控制的工作（开始失稳的对应压力），并据此确定应控制的工作载荷，以确保压杆不会失稳。载荷，以确保压杆不会失稳。13.1.1 外压容器的失稳外压容器的失稳对

3、于易失稳的构件，往往失去原有形状成为无法工作的对于易失稳的构件，往往失去原有形状成为无法工作的主要原因，而通常其强度还远未达到材料的屈服程度。主要原因，而通常其强度还远未达到材料的屈服程度。 2pD 这种在这种在外压作用下壳体突然被压瘪外压作用下壳体突然被压瘪（即（即突然失去自身原来形状）突然失去自身原来形状）的现象的现象称为容器的失稳称为容器的失稳。圆筒失稳的类型有：整体失稳（圆筒失稳的类型有：整体失稳（周向失稳、轴向失周向失稳、轴向失稳）、稳）、局部失稳。局部失稳。容器失稳容器失稳弹性失稳弹性失稳弹塑性失稳弹塑性失稳 筒体的筒体的L/D较小，较小， e /D较大，即刚性好，筒体失较大，即刚

4、性好，筒体失效形式为效形式为压缩强度破坏。压缩强度破坏。实验表明，薄壁圆筒的临界压力与材料的屈服极限无实验表明，薄壁圆筒的临界压力与材料的屈服极限无关，而与材料的弹性模量关，而与材料的弹性模量E和泊松比和泊松比 有关。有关。 E 、 值值较大的材料抵抗变形的能力较强，其临界压力较高较大的材料抵抗变形的能力较强，其临界压力较高。 13.2 外压圆筒的稳定性计算外压圆筒的稳定性计算临界压力临界压力pcr是外压容器设计中的重要概念，求出是外压容器设计中的重要概念，求出pcr后就可得到后就可得到许用压力许用压力p。13.1 长圆筒的临界压力长圆筒的临界压力根据圆环变形的几何关系和静力平衡关系得出圆环失

5、稳时的临界压力cr33EJpR (13-1)式中，pcr为圆环的临界压力(MPa)；EJ为圆环的抗弯刚度，其中E为圆环材料的弹性模量，J为圆环截面的轴惯性矩；R为圆环的平均半径。322()1ecrEpMPaD用圆筒的抗弯刚度用圆筒的抗弯刚度2(1)DEJ 代替式代替式(13-1)中圆环的抗弯刚度中圆环的抗弯刚度EJ，即得长圆筒的临界，即得长圆筒的临界压力计算式压力计算式cr32333(1)DEJpRR (13-2)3e12J将将代入式代入式(13-2)，得，得 (13-3)32.2 ()ecrpEMPaD对钢制容器，对钢制容器， =0.3，则有，则有由此可见，长圆筒的临界压力只与圆筒的材料以及

6、圆由此可见，长圆筒的临界压力只与圆筒的材料以及圆筒的有效厚度与直径之比筒的有效厚度与直径之比 e /D有关，有关，这一临界压力引起的临界周向压应力为这一临界压力引起的临界周向压应力为21.1 ()2crecrep DEMPaD式（式（13-4）仅适合于）仅适合于 ，即弹性失稳。，即弹性失稳。crs (13-4) (13-5)考虑两端边界的影响，考虑两端边界的影响，Mises导出公式（导出公式（13-6）13.2.2 短圆筒的临界压力短圆筒的临界压力 (13-6)式中，n为波数；L为筒体计算长度。 2222222222222221121121111RLnnnRRLnnREPeecr2.52.59

7、()/ecrEpMPaL DD由公式可知：短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和由公式可知：短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和圆筒的有效厚度与直径之比圆筒的有效厚度与直径之比 e /D有关外，有关外，。拉姆公式拉姆公式工程中采用近似方法 (13-7)短圆筒的临界周向压应力为：短圆筒的临界周向压应力为：1.51.32crecrep DEMPaL DD式（式（13-7）仅适合于）仅适合于 ，即弹性失稳。，即弹性失稳。crs (13-8) 临界长度临界长度Lcr可由长、短圆筒的临界压力可由长、短圆筒的临界压力pcr计算式导计算式导出。因短圆筒的出。因短圆筒的pcr随随L/D增大而减小，当增大而减小，当L/D

8、= Lcr/D时，封头对筒体的支撑作用消失，这时短圆筒则变时，封头对筒体的支撑作用消失，这时短圆筒则变成了长圆筒。成了长圆筒。 Lcr既然是长短圆筒的分界线，那么两既然是长短圆筒的分界线，那么两种圆筒在分界点处算得的临界压力值应相等，所以，种圆筒在分界点处算得的临界压力值应相等，所以，由由pcr短短= pcr长长3)(2 . 2DEe5 . 2)(/6 . 2DDLEe=可推得：可推得：1.17oocreDLDmm当当L Lcr时时,用短圆筒公式计算用短圆筒公式计算pcr当当L Lcr时时,用长圆筒公式计算用长圆筒公式计算pcr (13-9)为了留有一定的安全裕量，令筒体的许用压力为了留有一定

9、的安全裕量，令筒体的许用压力p等等于临界压力于临界压力pcr的的1/m，则计算外压，则计算外压pc只能小于或等只能小于或等于于p，即：，即：13.3 外压圆筒的设计计算外压圆筒的设计计算 crcpppMPam式中式中 m稳定系数，根据稳定系数，根据GB150钢制压力容钢制压力容器器，取，取m=3。 (13-10)许用压力许用压力:32.2 ()eoEpmD13.3.1 解析法解析法302.2cmpDmmE计算厚度：计算厚度： 32.2 ()ecropED临界压力临界压力:：将：将长圆筒的长圆筒的pcr代入代入 crcpppMPam令令p=pc，则计算厚度为：，则计算厚度为：式中式中D用用Do代

10、替代替eeecrDLDEDDLEp 0025 . 20059. 2)(/59. 2 许用压力许用压力:2002.59 eeEpmLDD： 临界压力临界压力:令令p=pc，则计算厚度为：，则计算厚度为：0.400()2.59cmp LDmmED用解析法可以求许用外压用解析法可以求许用外压p ，也可求计算厚度，也可求计算厚度。以上方法只适用于以上方法只适用于的设计计算。但在设计的设计计算。但在设计之前是无法判别是否为弹性失稳的，这时就必须用之前是无法判别是否为弹性失稳的，这时就必须用 。不管是弹性失稳还不管是弹性失稳还是非弹性失稳，图算法都能适用。是非弹性失稳，图算法都能适用。1. 算图的制作算图

11、的制作32.2 ()ecropED(1) 图图13.6 ：几何参数图：几何参数图2.52.59()/ecrooEpL DDD用用Do代替代替短圆筒短圆筒长圆筒长圆筒统一为统一为3()ecropKED长圆筒：长圆筒：K=2.2，K称为特征系数称为特征系数:短圆筒：短圆筒：K=f(L/Do, Do/e)临界应力：临界应力：2()22ocrecroep DKED临界应变临界应变:2(),2ocrecrooeKLDAfEDD (13-11) (13-12) (13-13)L/DoADo/e图图13.6把把(13-13)画成图画成图13.6图中的直线对应于长圆筒，斜线图中的直线对应于长圆筒，斜线对应于短

12、圆筒，对应于短圆筒，该图与弹性模量该图与弹性模量无关，适用于各种材料无关，适用于各种材料。根据筒。根据筒体的体的L/Do, Do/e由图由图13.6可查出临可查出临界应变界应变A。（长圆筒失稳时的应。（长圆筒失稳时的应变变A与与L/Do无关无关）由由 eoeoeocrcrDpDpmDp 2322 得得 oeoecrDBDp 32(2) 图图13.713.9 ：AB关系图关系图即即 2233creoBAEpBD将应力将应力-应变曲线图的纵坐应变曲线图的纵坐标乘以标乘以2/3，就得到了，就得到了AB关系图。直线部分对应弹关系图。直线部分对应弹性范围，曲线部分对应非性范围，曲线部分对应非弹性范围，弹

13、性范围，故该图对弹性、故该图对弹性、非弹性失稳都适用。非弹性失稳都适用。BAt图图13.79由由A查出查出B后，就可用（后，就可用（13-16）式求出许用外压）式求出许用外压p。 (13-15) (13-16)L/DoADo/e图图13.10BAt（1）Do/e20的圆筒和管子的圆筒和管子（仅需进行稳定性校核）（仅需进行稳定性校核）（a）假设）假设n，求，求e=n -c、L/ Do、Do/e ；（b）由）由L/ Do及及Do/e 从图从图13.6查出查出A，若，若L/ Do大于大于50，则用，则用L/ Do =50查图，查图，若若L/ Do小于小于0.05，则用，则用L/ Do = 0.05

14、查图；查图；50.00.05（c）由）由A按所用材料和设计温度从图按所用材料和设计温度从图13.79中查到中查到B，用（用（13-16）计算）计算p；若；若A值落在材料线的左方，则直接值落在材料线的左方，则直接用（用（13-17）计算）计算p（实际上，只要（实际上，只要A落在直线段上就可落在直线段上就可用（用（13-17）直接求）直接求p）。）。2 ()3eoAEpD（d）比较）比较pc与与p，若，若pc p ,需再设需再设n， 重复上述计重复上述计算步骤，直到算步骤，直到p大于大于为止为止 。 (13-17) 2/1 . 1eoDA （a）用与）用与Do/e 20 时相同的步骤得到时相同的步

15、骤得到B值。值。但但Do/e0.1时，取时，取A=0.1。 (13-18)（b）按下式计算）按下式计算p1和和p2 ，并取较小值为，并取较小值为 p 。122.25 0.062521 1oeoooeepBDpDD（c） p应大于或等于应大于或等于pc ，否则，否则 ,需再设需再设n， 重复上述计重复上述计算步骤，直到算步骤，直到p大于大于且接近且接近pc为止为止 。 9 . 0,2mintsto 式中：式中： (13-20) (13-19)3. 设计参数设计参数1) 设计压力设计压力p与计算压力与计算压力pc 对外压容器，对外压容器，p取不小于正常工作过程中可能产生取不小于正常工作过程中可能产

16、生的最大内外压力差。的最大内外压力差。设有安全控制设有安全控制装置时装置时1.25倍最大倍最大内外压差内外压差0.1MPa较较小小值值无安全装置，取无安全装置，取0.1MPa无无夹夹套套有有夹夹套套真真空空容容器器夹套内为真空的夹套壁夹套内为真空的夹套壁(内筒为内压内筒为内压)：按按无夹套真空容器选取无夹套真空容器选取夹套内为内压的夹套内为内压的：取无夹套：取无夹套真空容器设计压力，再加上夹套内压力；真空容器设计压力，再加上夹套内压力；2) 计算长度计算长度L计算长度计算长度L指两个刚性构件之间的距离。封头、法兰、指两个刚性构件之间的距离。封头、法兰、加强圈均可视为刚性构件。对于凸形封头，要计

17、入直加强圈均可视为刚性构件。对于凸形封头，要计入直边高度和封头曲面深度的边高度和封头曲面深度的1/3。HLLH/3D0计算压力计算压力 pc与内压容器的定义一样。与内压容器的定义一样。3) 试验压力试验压力pT按内压容器进行压力试验，试验压力为按内压容器进行压力试验，试验压力为液压时：液压时： pT =1.25p 气压时：气压时： pT =1.15p压力试验前，应按下式校核圆筒应力：压力试验前，应按下式校核圆筒应力：0.90.82tstseiTTepD液压液压气压气压 (13-23) (13-24) 13.4 外压封头的设计计算外压封头的设计计算主要介绍半球形和椭圆形封头的设计。主要介绍半球形

18、和椭圆形封头的设计。222()3 1ecrEpR13.4.1 外压凸形封头外压凸形封头对于钢材，对于钢材，=0.3，并用并用Ro代替代替R，则则21.2 ()ecropER取取 m=14.52，得球壳许用压力，得球壳许用压力221.20.0833 ()14.52creooepEEpmRR将将 及（及（13-27）代入上式得：）代入上式得： eoRpB 借助于外压筒体的图算法，取借助于外压筒体的图算法，取 0.125oeAREAB32 半球形封头的图算法半球形封头的图算法（a）假设）假设n，求，求e = n -c、Ro/e；（b）用（）用（13-29）计算系数）计算系数A；（c）由）由A按所用材

19、料和设计温度从图按所用材料和设计温度从图13.79中查到中查到B具体步骤：具体步骤： eoRBp 20.0833 oeEpR用用 计算计算p；若；若A值落在材料线的值落在材料线的左方，则直接用（左方，则直接用（13-27）计算）计算p 。（d）p应大于或等于应大于或等于pc ，否则再设，否则再设n，重复上述计，重复上述计算步骤，直到算步骤，直到p大于且接近大于且接近pc为止为止 。计算步骤和公式与半球形封头相同，不同之处是计算步骤和公式与半球形封头相同，不同之处是Ro为封头的当量球壳外半径，为封头的当量球壳外半径， Ro=K1Do，K1见表见表13-1。3)(2 . 2oecrDEp 只与圆筒

20、的材料以及圆筒的有效厚度与直径之比只与圆筒的材料以及圆筒的有效厚度与直径之比 e /Do有关有关，而与圆筒的长径比，而与圆筒的长径比L/Do无关无关。除了与圆筒的材料和圆筒的有效厚度与直径之比除了与圆筒的材料和圆筒的有效厚度与直径之比 e /Do有关有关外，还与圆筒的长径比外，还与圆筒的长径比L/Do有关有关。5 . 2)(/59. 2oeocrDDLEp 13.5 加强圈设计加强圈设计 长圆筒的临界压力长圆筒的临界压力 短圆筒的临界压力短圆筒的临界压力设计外压圆筒时，在计算过程中，若许用外压力设计外压圆筒时，在计算过程中，若许用外压力p小小于计算外压力于计算外压力pc，则必须，则必须增加圆筒

21、的厚度或缩短圆筒增加圆筒的厚度或缩短圆筒的计算长度的计算长度。从短圆筒的临界压力计算式可见，当圆。从短圆筒的临界压力计算式可见，当圆筒的直径和厚度不变时，减少圆筒的计算长度可以提筒的直径和厚度不变时，减少圆筒的计算长度可以提高临界压力，从而提高许用操作外压力。高临界压力，从而提高许用操作外压力。5 . 2)(/59. 2oeocrDDLEp外压圆筒的计算长度外压圆筒的计算长度L指两个刚性构件（封指两个刚性构件（封头、法兰、加强圈均可视为刚性构件）之头、法兰、加强圈均可视为刚性构件）之间的距离（间的距离（前已提及）。LLH/3HD0从经济学角度看，用增加厚度的办法来提高圆筒的从经济学角度看，用增

22、加厚度的办法来提高圆筒的许用外压力是不合算的，合适的办法是在外压圆筒许用外压力是不合算的，合适的办法是在外压圆筒的外部或内部装几道加强圈，以缩短圆筒的计算长的外部或内部装几道加强圈，以缩短圆筒的计算长度，增加圆筒的刚性。度，增加圆筒的刚性。特别是特别是当外压圆筒需要用不锈钢或其它贵重金属制造时，当外压圆筒需要用不锈钢或其它贵重金属制造时，则通过在圆筒外部设置碳钢制成的加强圈可以减小贵重则通过在圆筒外部设置碳钢制成的加强圈可以减小贵重金属的消耗。金属的消耗。另外，另外，当现有设备因操作条件改变而不能满足要求时，当现有设备因操作条件改变而不能满足要求时，增加壁厚是不可能的，设置加强圈减小增加壁厚是

23、不可能的，设置加强圈减小L则方便易行。则方便易行。所以，采用加强圈结构在外压圆筒的设计上广泛应用。所以，采用加强圈结构在外压圆筒的设计上广泛应用。加强圈应有足够的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢加强圈应有足够的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢间断地焊接在筒体上，因为型钢截面惯性矩或其它型钢间断地焊接在筒体上，因为型钢截面惯性矩较大，刚性较好。较大，刚性较好。见下图：见下图：L/eoDcp基本要求：为使加强圈真正起到加强作用，两加基本要求：为使加强圈真正起到加强作用，两加强圈之间的最大距离必须保证筒体为短圆筒。根强圈之间的最大距离必须保证筒体为短圆筒。根据短圆筒的临界压力计算式：据短圆

24、筒的临界压力计算式：5 . 2)(/59. 2oeocrDDLEp 将计算压力将计算压力 中代入后，取等号中代入后，取等号可推出加强圈的最大间距：可推出加强圈的最大间距：mpppcrc crp2.50max02.59()1332ecEDLmpD当加强圈是均匀分布时，筒体所需设置的加强圈当加强圈是均匀分布时，筒体所需设置的加强圈数为：数为：1max LLn (13-33)将将n圆整为整数值后，相邻加强圈间的距离为圆整为整数值后，相邻加强圈间的距离为1sLLn (13-34)加强圈的尺寸，必须确保加强圈与筒体组合后的截加强圈的尺寸，必须确保加强圈与筒体组合后的截面惯性矩足够大，即必须要有足够的刚性

25、和惯性矩。面惯性矩足够大，即必须要有足够的刚性和惯性矩。筒体上以筒体上以 为间距为间距设置加强圈后，加强圈与筒体的设置加强圈后，加强圈与筒体的有效段共同承受加强圈两侧各有效段共同承受加强圈两侧各 范围内的外压载范围内的外压载荷，设计时将加强圈与筒体视为一单层筒体，其厚荷，设计时将加强圈与筒体视为一单层筒体，其厚度称为当量厚度，用度称为当量厚度，用 表示表示sLs12Ly图13.14 每个加强圈所承受的载荷syesAL(13-35) esA式中式中为筒体的有效厚度，为筒体的有效厚度，mm；为加强圈的横截面积，为加强圈的横截面积，mm2。有效段筒体的截面积有效段筒体的截面积Ae为为ee2Ab (1

26、3-36) 式中，式中，b为圆筒有效宽度，为圆筒有效宽度，oe0.55bDmm 经理论分析并考虑适当的安全系数，筒体有效段和加经理论分析并考虑适当的安全系数，筒体有效段和加强圈稳定所需要的组合截面惯性矩强圈稳定所需要的组合截面惯性矩I为为2osess()10.9D LA LIA (13-37)式中，式中，A为当量厚度圆筒失稳时的周向临界应变。为当量厚度圆筒失稳时的周向临界应变。加强圈与圆筒有效段实际所具有的组合惯性矩加强圈与圆筒有效段实际所具有的组合惯性矩Is22s1s2e()IIA caIA a (13-38)为加强圈对其形心轴为加强圈对其形心轴的惯性矩，的惯性矩，mm4；为圆筒有效段对其形

27、心轴为圆筒有效段对其形心轴的惯性矩，的惯性矩，mm4；为组合截面形心轴为组合截面形心轴至圆筒有效段形心轴至圆筒有效段形心轴的距离，的距离，mm；为加强圈截面形心轴为加强圈截面形心轴至圆筒有效段形心轴至圆筒有效段形心轴的的距离，距离，mm。式中，式中， 为加强圈与圆为加强圈与圆筒有效段的组合截面筒有效段的组合截面对其形心轴对其形心轴的组合的组合惯性矩，惯性矩，mm4；22s1s2e()IIA caIA a (13-38)3.加强圈图算法的设计步骤加强圈图算法的设计步骤(1)假设加强圈的个数与间距假设加强圈的个数与间距Ls，选择加强圈尺寸，选择加强圈尺寸， 计算或由手册查得计算或由手册查得As，并

28、计算加强圈与筒体有效段，并计算加强圈与筒体有效段 实际所具有的组合惯性矩实际所具有的组合惯性矩Is；(2) 根据已知的根据已知的Pc、Do和选择的和选择的e、Ls，按下式计算，按下式计算 当量厚度圆筒周向失稳时的当量厚度圆筒周向失稳时的B值值coessp DBA L (13-39)(3) 按相应材料的厚度计算图按相应材料的厚度计算图13.7至图至图13.9，从图的右方，从图的右方 找到上述计算的找到上述计算的B值，由此点沿水平方向左移，与相值，由此点沿水平方向左移，与相 应设计温度下的材料温度线相交，再从交点垂直下应设计温度下的材料温度线相交，再从交点垂直下 移查取移查取A值。若与材料温度线无

29、交点，则按式值。若与材料温度线无交点，则按式(13-40) 计算计算A值值32BAE (13-40)(4) 把查得的把查得的A值代入式值代入式(13-37)中，求得所需的组合截中，求得所需的组合截 面最小惯性矩面最小惯性矩I；(5) 比较比较Is和和I，若，若Is大于并接近于大于并接近于I，则满足要求，否则，则满足要求，否则 应重新选择加强圈尺寸，重复上述计算，直至满足应重新选择加强圈尺寸，重复上述计算，直至满足 要求为止。要求为止。 本本 章章 小小 结结学习本章内容要特别注意将外压壳体的稳定性计算学习本章内容要特别注意将外压壳体的稳定性计算与内压壳体的强度计算进行比较，并且通过对比得与内压

30、壳体的强度计算进行比较，并且通过对比得出有实用价值的结论。出有实用价值的结论。1. 外压筒体处于外压筒体处于压缩应力压缩应力状态，可能出现的两种失状态，可能出现的两种失效形式是压缩屈服破坏和失稳破坏，其中效形式是压缩屈服破坏和失稳破坏，其中失稳破坏失稳破坏是外压薄壁筒体的主要失效形式。是外压薄壁筒体的主要失效形式。筒体失稳时器壁筒体失稳时器壁中的压应力低于材料的屈服极限则称为弹性失稳，中的压应力低于材料的屈服极限则称为弹性失稳，反之为非弹性失稳。反之为非弹性失稳。2. 使筒体发生失稳的最小外压力称为临界压力使筒体发生失稳的最小外压力称为临界压力pcr，其主要影响因素有：其主要影响因素有： （1

31、）筒体材料的）筒体材料的E、。 （2）筒体结构尺寸）筒体结构尺寸L/Do、Do/e及形状偏差。及形状偏差。 L是筒体的计算长度而非实际长度。是筒体的计算长度而非实际长度。3. 受周向均布外压的圆筒按端部约束是否影响筒体稳受周向均布外压的圆筒按端部约束是否影响筒体稳定性可划分为短圆筒和长圆筒，划分标志是圆筒临定性可划分为短圆筒和长圆筒，划分标志是圆筒临界长度界长度Lcr。 若若L Lcr ，则约束作用对筒体无影响，称为长圆筒，则约束作用对筒体无影响，称为长圆筒，失稳时波数失稳时波数n=2； 若若L 2； 长圆筒，长圆筒，Bresse公式，公式， 32.2 ()104ecrpED 短圆筒，短圆筒，

32、Lamm公式，公式， 2.52.59()107/ecrEpL DD上面两式只能用于弹性失稳，因非弹性失稳时上面两式只能用于弹性失稳，因非弹性失稳时E不不再是常数。再是常数。令上面两式相等，可得到圆筒的临界长度公式令上面两式相等，可得到圆筒的临界长度公式1.17109oocreDLDmm1. 外压筒体稳定性设计的目的是防止发生失稳破坏，外压筒体稳定性设计的目的是防止发生失稳破坏，条件是计算外压力条件是计算外压力pc不得大于稳定性计算确定的许用不得大于稳定性计算确定的许用外压外压p，即满足稳定性条件：，即满足稳定性条件： 10 10crcpppMPam稳定性设计的核心问题是计算许用外压稳定性设计的

33、核心问题是计算许用外压p。2. 稳定性系数稳定性系数m是考虑是考虑pcr公式的准确性和制造所能控公式的准确性和制造所能控制的筒体形状偏差等因素后所取的安全系数。在目前制的筒体形状偏差等因素后所取的安全系数。在目前制造水平下，制造水平下，GB150规定规定m=3，并相应规定了筒体椭，并相应规定了筒体椭圆度圆度e=Dmax-Dmin的值。的值。3. 用解析法时，要先假设长圆筒或短圆筒，弹性或非用解析法时，要先假设长圆筒或短圆筒，弹性或非弹性失稳，并由结果对假设进行校核，而且解析法只弹性失稳，并由结果对假设进行校核，而且解析法只能用于弹性失稳，所以应用很不方便。工程设计用图能用于弹性失稳，所以应用很

34、不方便。工程设计用图算法。但图算法也是由解析法公式得出的。算法。但图算法也是由解析法公式得出的。4.掌握图算法的原理，即图算法的两个图是怎么得来的。掌握图算法的原理，即图算法的两个图是怎么得来的。图算法的设计步骤：图算法的设计步骤：假定假定n查出查出A查出或计算查出或计算出出B计算计算p校核校核pcp是否满足。是否满足。图算法能用于各种材料、各种尺寸、弹性或非弹性失稳图算法能用于各种材料、各种尺寸、弹性或非弹性失稳的外压圆筒。的外压圆筒。5. 设计参数的选取。设计压力设计参数的选取。设计压力p和计算压力和计算压力pc、计算长、计算长度度L、试验压力、试验压力pT 、厚度附加量、厚度附加量C、焊

35、接接头系数、焊接接头系数。1. 加强圈是内压圆筒设计中没有的内容。外压圆筒设加强圈是内压圆筒设计中没有的内容。外压圆筒设置加强圈可减小计算长度，达到减小壁厚或提高许用置加强圈可减小计算长度，达到减小壁厚或提高许用外压的目的，但前提是设置加强圈后筒体的计算长度外压的目的，但前提是设置加强圈后筒体的计算长度必须在短圆筒范围内。否则加强圈起不到作用。必须在短圆筒范围内。否则加强圈起不到作用。复复 习习 思思 考考 题题1. 外压容器设计主要考虑稳定性问题，而内压容器设外压容器设计主要考虑稳定性问题，而内压容器设计主要考虑强度问题，不存在失稳。这种说法对否？计主要考虑强度问题，不存在失稳。这种说法对否

36、？不对。内压容器也存在失稳问题。如椭圆封头不对。内压容器也存在失稳问题。如椭圆封头a/b值值较大时，赤道处就有很大压应力，会产生局部失稳。较大时，赤道处就有很大压应力，会产生局部失稳。2. 有一外压长圆筒设置两个加强圈后仍属长圆筒，有一外压长圆筒设置两个加强圈后仍属长圆筒，问此设计是否合理？问此设计是否合理？不合理。设置加强圈的目的是把长圆筒改变为短圆不合理。设置加强圈的目的是把长圆筒改变为短圆筒，提高其许用外压，如仍为长圆筒，则许用外压筒，提高其许用外压，如仍为长圆筒，则许用外压不变，设置的加强圈未起到作用。不变，设置的加强圈未起到作用。3. 外压圆筒限制椭圆度的目的是什么？内压圆筒限制外压圆筒限制椭圆度的目的是什么？内压圆筒限制椭圆度的目的又是什么？为什么外压筒体的椭圆度比椭圆度的目的又是什么？为什么外压筒体的椭圆度比内压筒体控制的严格？内压筒体控制的严格？外压圆筒限制椭圆度是因为初始椭圆度会导致许用外外压圆筒限制椭圆度是因为初始椭圆度会导致许用外压数值的降低，而内压筒体限制椭圆度是