系列過程設(shè)備設(shè)計(jì)第四章(已修改)
2025-01-18 18:45 本頁面
【正文】 4. 壓力容器設(shè)計(jì) 常規(guī)設(shè)計(jì) CHAPTER Ⅳ Design of Pressure Vessel 常規(guī)設(shè)計(jì) 概述 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 常規(guī)設(shè)計(jì) 分析設(shè)計(jì) 疲勞分析 壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)展 封頭設(shè)計(jì) 密封裝置設(shè)計(jì) 開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 支座和檢查孔 安全泄放裝置 圓筒設(shè)計(jì) 概述 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓力試驗(yàn) 力載荷處 理， 不考慮交變載荷，也不區(qū)分短期載荷和永 久載荷，不涉及容器的疲勞壽命問題。 區(qū)別于分析設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)思想 ——“ 按規(guī)則設(shè)計(jì) ” （ Design by Rules） ，只 考慮單一的最大 載荷工況，按一次施加的靜 應(yīng)力求解 ——依據(jù) 材料力學(xué)及板殼 理論，按 最大拉 應(yīng)力準(zhǔn)則 來推導(dǎo) 受壓元件的強(qiáng)度 尺寸計(jì)算公式。 校核 ——受壓元件 的應(yīng)力強(qiáng)度 材料許用應(yīng)力 （強(qiáng)度） 材料許用外壓力 （失穩(wěn)） 邊緣應(yīng)力 ——采用 分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中 的有關(guān)規(guī)定和思 想，確定結(jié)構(gòu)的 某些相關(guān)尺寸范 圍，或由經(jīng)驗(yàn)引 入各種系數(shù)。 概 述 概述 t]σ[σ 1 ? （ 43） t]σ[σσ 31 ? （ 44） t]σ[])σσ()σσ()σσ[(21 213232221 ???3 采用式（ 44）或式（ 45）較為合理。 但對于 內(nèi)壓薄壁回轉(zhuǎn)殼體 ，在遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)不連續(xù)處， σ 0?式（ 43）簡單，成熟使用經(jīng)驗(yàn)， 將該式作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 。 壓力容器材料韌性較好，在彈性失效準(zhǔn)則中， （ 45） 概述 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（續(xù)） 內(nèi)壓薄壁圓筒： δ4σpD?φ周向薄膜應(yīng)力 δ2σ θpD=δ— 計(jì)算厚度， mm； D— 筒體中面直徑， mm。 經(jīng)向薄膜應(yīng)力 第 2章應(yīng)力分析中的厚度 t 是指實(shí)際厚度，與設(shè)計(jì)中 需要確定的厚度并不是同 一個(gè)概念，因此用 δ代替 t。 概述 tpD ]σ[≤δ2σσ θ1 ==顯然， σ1=σθ，由式（ 43） ppRti]σ[22δ =筒體壁厚計(jì)算式為 （ 412） 中徑公式 用 D= iDK21? iDK 2 1?（ Di筒體內(nèi)直徑）代入上式，化簡 tKKp ]σ[≤)1(21+ppKtt]σ[2]σ[2 +=（ 410） 取等號得 徑比 K為 （ 411） δ= 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（續(xù)） ， 概述 將第 2章表 21中僅受 內(nèi)壓作用 時(shí)，厚壁圓筒 內(nèi)壁面處 的三向應(yīng)力 分量計(jì)算式，代入彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則式（ 43）～式（ 45）， 表 41 按彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)壓厚壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算式 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（續(xù)） 形狀改變比能準(zhǔn)則 中徑公式 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則 最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則 筒體計(jì)算厚度 δ 筒體徑比 K 應(yīng)力強(qiáng)度 σeqi 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1K1Kp22??1KK2p22?1KK3p22?)1K(21Kp??pptt]σ[]σ[ +ptt2]σ[]σ[ptt3]σ[]σ[pptt]σ[2]σ[2 +)1]σ[ ]σ[( ppR tti+)12]σ[ ]σ[( pR tti)13]σ[ ]σ[( pR tti)]σ[2 2( ppR ti 概述 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（續(xù)） psi/σs代表筒體的彈性承載能力，它和筒體徑比 K的關(guān)系見圖 41。 psi為內(nèi)壁初始屈服時(shí)所對應(yīng)的壓力。 圖 41 各種強(qiáng)度理論的比較 概述 概述 二、彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（續(xù)） （ 3）在同一承載能力下，最大切應(yīng)力準(zhǔn)則計(jì)算出的 壁厚最厚，中徑公式算出的壁厚最薄。 （ 2）在壁厚較薄時(shí)即壓力較低時(shí)，各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則差 別不大； （ 1）按形狀改變比能屈服失效判據(jù) ——計(jì)算出的 初始屈服壓力和實(shí)測值最為接近； 圓筒設(shè)計(jì) 圓筒設(shè)計(jì) 筒體結(jié)構(gòu) 單層式 組合式 優(yōu)點(diǎn) ——簡單 ① 深環(huán)、縱焊縫，焊接缺陷檢測和消除困難；且結(jié)構(gòu)本
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