壓力容器設(shè)計(jì)審核人員培訓(xùn)_gb1503-20xx_壓力容器_第3部分：設(shè)計(jì)_第5、6章(已修改)
2025-01-19 04:22 本頁面
【正文】 1 壓力容器 設(shè)計(jì)審批人培訓(xùn) （四） 二〇一二年二月 2 內(nèi)容簡介 《 壓力容器 第 3部分：設(shè)計(jì) 》 第 6章 一、封頭 二、開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng) 3 一、封頭 壓力容器常用的封頭有凸形封頭、錐形封頭、 偏心錐殼 、 變徑段、平蓋、和緊縮口。其中凸型封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭。 4 5 偏心錐殼 6 7 8 9 10 1. 橢圓封頭 A、內(nèi)壓作用下 1）應(yīng)力狀況 （兩向應(yīng)力作用，緯（環(huán)）向、經(jīng)向） a）標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭薄膜應(yīng)力分布： 11 經(jīng)向薄膜應(yīng)力分布情況 環(huán)向薄膜應(yīng)力分布情況 12 經(jīng)向應(yīng)力：最大應(yīng)力在頂點(diǎn)。 環(huán)向應(yīng)力：最大拉應(yīng)力在頂點(diǎn)，最大壓應(yīng)力在底邊。 b) 變形特征： 趨圓 。 c) 計(jì)算對象意義： 拉應(yīng)力 ——強(qiáng)度計(jì)算 壓應(yīng)力 ——穩(wěn)定控制 （與圓筒連接） a) 變形協(xié)調(diào)，形成邊界力。 b) 產(chǎn)生二次應(yīng)力。 13 14 15 環(huán)?? m a x?K??????????????????????????????????222261261iihDbaK邊緣應(yīng)力： K的意義 K為封頭上的最大應(yīng)力與對接圓筒中的環(huán)向薄膜應(yīng)力的比值， K分布曲線可回歸成公式： 不同 a/b的 K見 117頁表 51。標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 K=1。 16 邊緣應(yīng)力的特性 由邊緣力和邊緣力矩引起的邊緣力具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 局限性 （ 2） 自限性 17 2）計(jì)算公式 因 K為封頭上的最大應(yīng)力與對接圓筒中的環(huán)向薄膜應(yīng)力的比值，則封頭計(jì)算厚度為對接圓筒計(jì)算厚度的 K倍。又圓筒壁厚為等徑球殼壁厚的 2倍，故有橢圓形封頭厚度： δ=K δ圓筒 ≈2Kδ球殼 ? ? ? ? cticcticpDKppDKp2???? ????? 近似可理解為圓筒厚度的 K倍 。 18 3）焊接接頭系數(shù) φ。 指拼縫， 但不包括 橢封與圓筒的連接環(huán)縫的接頭系數(shù)。 4）內(nèi)壓作用下的穩(wěn)定： a. a/b≯ （表 51） 限制條件 ，（當(dāng)a/b ＞ ，最大應(yīng)力發(fā)生在過渡區(qū)外壁，且為周向壓縮應(yīng)力。） 即是為了限制壓縮應(yīng)力值，防止易發(fā)生的彈性失穩(wěn)。 ，限制封頭最小有效厚度： a/b≤2，即 K≤1 δmin≥%Di a/b ＞ 2，即 K＞ 1 δmin≥% Di 19 B 外壓作用下： 1）封頭穩(wěn)定以薄膜應(yīng)力為對象計(jì)算： ：封頭長軸伸長，短軸縮短 — 趨扁 。 長軸伸長使過渡區(qū)的圓周直徑增大，周長伸長，在周向產(chǎn)生拉應(yīng)力，為此過渡區(qū)不存在穩(wěn)定問題。 封頭中心部分 ——“球面區(qū)”會產(chǎn)生周向和經(jīng)向的壓縮應(yīng)力，為此存在失穩(wěn)問題。 20 ，按外壓球殼。 當(dāng)量球殼：對標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭； 當(dāng)量球殼計(jì)算外半徑： Ro=。 Do—封頭外徑。 21 2）對對接圓筒的影響。 外壓圓筒計(jì)算長度 L的意義： L為兩個(gè)始終保持圓形的剛性截面之間的距離。橢圓封頭曲面深度的 1/3處可視為能保持圓形的截面，為此由兩個(gè)橢圓封頭與圓筒相連接的容器，該圓筒的外壓計(jì)算長度 L=圓筒長度 +兩個(gè)橢圓封頭的直邊段長度 +兩倍橢圓封頭曲面深度的 1/3。 22 受力、變形特征，應(yīng)力分布，穩(wěn)定，控制條件與橢圓封頭相似，只不過形狀系數(shù)由 K（橢封）改為 M。 1)組成：中間是球殼加邊緣環(huán)殼，直邊段圓筒構(gòu)成。各處結(jié)構(gòu)不連續(xù)，是拼湊的旋轉(zhuǎn)殼體，所以應(yīng)力分布存在局部突變。 23 2) 應(yīng)力狀態(tài)： 主要是兩向應(yīng)力，即周向應(yīng)力 σθ和經(jīng)向應(yīng)力 σφ，結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)存在著局部的不連續(xù)因變形協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的應(yīng)力，是由薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力組成。 （ 1）薄膜應(yīng)力分布 對于與標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭具有相似外形 (相同直徑與高度 )的碟形封頭，由薄膜理論可以得到內(nèi)壓作下封頭的應(yīng)力分布如圖見下圖 24 25 經(jīng)向應(yīng)力 σφ在封頭球面部分呈均勻分布，為拉伸薄膜應(yīng)力，至過渡區(qū) (環(huán)殼 )應(yīng)力逐漸減小，到達(dá)封頭底邊時(shí)應(yīng)力降至一半，與對接圓筒的軸向應(yīng)力相等。 封頭上的周向應(yīng)力 σθ在封頭球面部分亦均勻分布，為拉伸薄膜應(yīng)力，數(shù)值與經(jīng)向應(yīng)力相等。封頭過渡區(qū) (環(huán)殼 )上的周向應(yīng)力為壓縮薄膜應(yīng)力，在球殼與環(huán)殼的連接點(diǎn)處壓應(yīng)力最大，沿經(jīng)向至底邊壓應(yīng)力逐漸減小，在底邊處為最小值。 26 （ 2）邊緣影響及邊緣應(yīng)力 兩處邊界，圓筒與環(huán)殼對接的邊界1，環(huán)殼與球殼對接的邊界 2 見下圖 27 碟形封頭中邊界力作用示意圖 28 29 3） r/Ri對碟形封頭應(yīng)力的影響： r/Ri較小時(shí) （ ≤） 邊界 2上的作用力對整個(gè)封頭中的應(yīng)力起很大的影響。 r/Ri＞ ， M值受其影響很小，這是整個(gè)封
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