内压薄壁容器的应力PPT课件.ppt

1、第1，第3章内压薄壁容器的应力分析，3.1旋转壳体的应力分析薄膜理论介绍3.1.1薄壁容器和应力特性化学容器和化学设备的外壳，通常是薄壁旋转外壳：S/Di 0.1或D0/Di 1.2介质压力下的壳壁记忆环应力和通过(轴)应力。2，薄膜理论和力矩理论概念：壳壁应力计算理论如下：(1)无瞬时理论，即薄膜理论。假设薄壳壁仅受到拉伸和压缩应力(例如薄膜)，完全无法承受弯矩和弯曲应力。壳壁的应力是薄膜应力。有，3，(2)瞬时理论。薄壳壁记忆体除了拉伸或压缩应力外，还具有弯曲应力。工程理想的薄壁薄壳不存在。因为即使薄壳壁薄，薄壳中仍存在一些弯曲应力，所以力矩理论具有近似性和限制。弯曲应力一般不可忽略，误差

2、仍在工程计算的允许范围内，计算方法大大简化，因此在工程计算中经常使用无瞬时理论。4，内力，没有力矩理论(薄膜理论)，没有力矩理论(弯矩理论)，没有力矩理论和转矩理论，载荷，轴对称，5，一些提示，6，3.1.2基本概念和基本假设，1。预设概念旋转薄壳是透过以直线或平面曲线围绕共平面内的固定轴旋转3600度而建立的薄壳。旋转外壳的形成，7，某些典型旋转外壳，8，轴对称表示外壳的几何图形、约束和接收的外力对旋转轴对称。与薄壳内部和外部曲面等距离的曲面，中间面，母线：平面曲线，9，法线：子午线：子午线：从经线的任一点穿过垂直中间面的直线，穿过轴线的平面和中间面的直线，平行线(平圆)，10，第一个曲率半

3、径，第二个曲率半径，旋转抽壳几何图元特征，11，2。基本假设：(1)小位移假设。壳体的压缩变形，各点位移小于壁厚。简化计算。(2)直线法线假设。点沿厚度的垂直位移相同。也就是说，厚度不变。不挤压家庭。沿壁厚的纤维层彼此不压缩。也就是说，法向应力为零。12，3.1.3法向应力计算面积平衡方程式，13，法向应力计算公式：(MPa)，sm -法向应力；p介质内部压力，(MPa)；R2 -第二个曲率半径，(mm)；s壳壁厚，(mm)。14，3.1.4圆周应力计算微主体平衡方程式，15，圆周应力计算公式微主体平衡方程式，公式中的sm -通过应力(MPa)；Sq -圆周应力(MPa)；R1 -第一个曲率半

4、径(mm)；R2 -第二个曲率半径(mm)；p介质压力(MPa)；s壳壁厚(mm)。16，微主体平衡方程的推导，17，18，19，20，3.1.5薄膜理论的应用范围，1。材料均匀，等同性。厚度没有突变，材料的物理特性相同。2.轴对称几何轴对称、材料轴对称、载荷轴对称、支承轴对称；3.连续几何图形连续，负载(支撑)分布连续，材料连续。薄壳边界力位于薄壳曲面的相切平面上。横向剪切和弯曲距离，无自由支撑；21，典型薄壳在气体内部压力下的应力：环应力，通应力，圆锥薄壳，圆柱薄壳，通应力，环应力，22，3.2薄膜理论的应用，3.2.1。承受气体内部压力的圆柱薄壳，型式R2=D/2，2。环形应力：开始，型

5、式的p，S已知，R1=，接收，已解析！气缸体赴任的点，1。穿透应力：23，圆柱薄壳壁内部应力分布，24，头？-嗯？-嗯？(a)，(b)，(c)，25，韧性断裂-照片，26，是，27，圆柱薄壳应力分布结论，1，=2，2，圆柱薄壳的压力能力取决于厚度直径比率(S/D)，厚度越大，压力越好。28，3.2.2。受到气体内部压力的球形壳体，有用：球形容器、半球形封头、折叠式球形封头等。、29、半球头、无折叠球形头、30、条件相同时，球形薄壳内部应力与圆柱薄壳的垂直应力相同，是圆柱薄壳内部环应力的一半。如果球壳的R1=R2，31，球壳应力分布结论，1，球壳的每个点=m指示球壳的薄膜应力分布非常均匀。2，如

6、果载荷和几何条件相同，则球壳的最大应力只有圆柱壳的一半，因此球壳的压力能力优于圆柱壳。32，3.2.3气体内压椭球壳，有用：椭圆封头。形状：四分之一椭圆线绕共面y轴旋转。33，椭圆头，(椭球壳)，34，椭球壳的长半轴a短半轴b椭球壳顶点坐标：(0，b)边坐标：(a，0)，35，椭球壳应力计算受椭球壳的结构影响。两个方向应力相同，是拉伸应力。36、37、pa/2s、pa/2s、pa/2s、38、标准椭球壳的应力分布，标准椭球壳为a/b=2，1。椭球壳的几何图形是否连续？2.圆周应力在椭球壳和圆柱壳的连接处有突变，为什么？39，思考，考虑头上其他形状的壳连接处的应力，由40，3.2.4气体内部压力

7、引起的圆锥壳，方便：容器的锥形底头、塔之间的过渡段、水箱盖等。41、锥形头、42、应力计算，圆锥任意点A处的应力计算公式：R1=R2=r/cosa样式的r - A点的平行圆半径；-半锥角，S锥壳壁厚。根据薄膜理论公式，如果应力大小与r成比例，最大r等于D/2，则最大应力为，43，锥壳的应力分布，1 .圆柱壳和圆锥壳接合处的应力突变，为什么？结构上如何解决？2.半圆角的角度越大，圆锥的最大应力如何变化？3.在圆锥体的那个位置打孔，强度降到最低吗？44，圆锥薄壳应力分布结论，1，圆锥薄壳双向应力均与x线性关系，应力随圆锥顶部距离的增大而增大。2，锥壳的双向应力随着增加而增加，因此锥壳的二分之一角度

8、不应太大。由45，3.2.5气体内部压力引起的碟形外壳，皿形薄壳形成：弧ab半径(母线abc=r的半径)为R1的弧bc皿形薄壳的建构：r的球形薄壳半径为R1的荷叶边，46，蝶头，47，几何特征a .总线ABC不连续，即R1不连续，在b点突变：球面部分R1=R；荷叶边部分R1=R1。B. R2是连续变量。球壳部分R2=R；折边部分、48、皿形薄壳的应力分布、1.b点和c点处的R1、R2如何变更？皿形薄壳和圆柱薄壳接合处的应力状态如何？49，1，外壳的曲率，厚度，载荷没有突变，材料的物理特性相同。2，壳体边界没有扭矩和侧向力。3，薄壳边界的垂直位移和转角不受限制(薄壳边界的约束只能沿子午线的切线方

9、向)，鲁莽门理论的应用条件，50，3.3内部压力容器边应力简介，3.3.1边应力概念压力容器边表示非连续位置，主要是几何不连续性和负载(支撑)不连续性范例：几何不连续性：51、温度不连续性：材料不连续性：在不连续性点处，除了媒体压力和温度效果造成的薄膜应力之外，还会发生变形调整，产生其他内力。52，是，53，在边上产生其他内力：M0-其他弯矩；Q0-附加剪切力。产生边应力，54，产生边应力，55，3.3.2边应力性质，(1)。局部，仅发生在一个区域，角应力衰减非常快。测试结果参考：56，57，58，2，接线和固定，59，60，3，应变测量，61，测量点选择和布局程序决策工作表，补偿表和预调整容

10、器内气体的排除预加载和卸载预调整平衡，应变测量。拆卸系统，关闭马达和测量设备。，变形测量步骤，62，63，64，65，66，67，68，(2)。自极限边应力是由于非连续点两侧发生互约束而产生的附加应力。边上的其他应力达到材料降伏限制时，会放宽相互约束，且不会无限制地增加。69，容器的应力分类-可分为三类。容器的应力分类、第一应力、第二应力、峰值应力、70、容器的应力分类-第一应力、容器的应力分类、第一应力超过屈服点时，容器可能会发生明显的变形或故障。可分为对容器故障影响最大的3种。外部负载所需的应力，以满足外部负载与内力和内力的平衡。非受限，71，容器的应力分类，整个薄膜应力Pm，薄膜应力表示

11、沿厚度均匀分布的应力，等于壁厚方向的应力平均值。典型范例：远离薄壁圆柱或球形薄壳的不连续区域的薄壁应力、或厚壁圆柱的轴向应力和圆周应力的平均值、容器整个范围内存的薄壁应力、72、容器的应力分类、一次弯曲应力Pb、沿壁厚度的分布线性或均匀等，这与整体薄膜应力不同。典型范例：平头圆在不连续区域的中心部分受到内部压力产生的弯曲应力。内部压力或其他机械载荷引起的壁厚线性分布应力，73，容器的应力分类，局部薄膜应力PL，“局部”和“全部”根据子午线方向的活动区域进行分割，由内部压力或其他机械载荷引起的结构不连续区域中的薄膜应力(一次)和不连续效果引起的薄膜应力典型示例：圆柱内的内压不连续区域中产生的圆周

12、方向薄膜应力具有二次应力的特性，但是从方便安全的角度来看，被视为主要特性应力，74，容器中的应力分类，二次应力q，二次应力不是直接发生在外部载荷中，而是由变形调整引起的，在约束部分发生局部屈服或小塑性变形时进行调整，并且产生这些应力的原因(变形) 典型示例：整个不连续部分的弯曲应力；圆柱壳轴向温度梯度产生的热应力；径向温差引起的热应力的等效线性分量；厚壁圆筒的压力导致的应力梯度。75，容器的应力分类，峰值应力f，受局部结构的不连续性和局部热应力的影响，叠加在第一次应力上的应力增加，具有较高的局部性特征。局部结构不连续性示例：结构的小半径过渡圆角；未部分焊接的咬边；裂了。局部热应力是局部热膨胀差几乎完全受限的热应力，因此不能引起结构的显着变形，例如小热点中的热应力。表面层厚度方向的热应力；厚壁管半径温差引起的热应力的非线性分量，76，容器的应力分类，一般情况下，77，3.3.3的边应力处理，1。利用局部特性进行局部处理。变更边缘结构、加强边缘部分、滚筒纵向焊接交错焊接、焊接和边缘偏离、焊接后热处理等。78，减少本地应力的措施