壓力容器受壓元件分析講義—桑如苞new(已修改)
2025-05-13 22:12 本頁面
【正文】 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 桑如苞 2022年 4月 6日 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 ? 壓力容器都離不開一個為建立壓力所必須的承壓外殼 —壓力殼 。 ? 內(nèi)外壓容器設(shè)計即是指對組成壓力殼的各種元件在壓力作用下的設(shè)計計算。 ? 壓力殼必須以一定方式來支承： ? 當采用鞍式支座支承時成為臥式容器的形式，由于自重、物料等重力作用，在壓力殼上（特別是支座部位）產(chǎn)生應(yīng)力，其受力相當于一個兩端外伸的簡支梁， 對其計算即為臥式容器標準的內(nèi)容。 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 ? 當采用立式支承時成為立（塔）式容器的形式，由于自重、物料重力、風載、地震等作用，在壓力殼上產(chǎn)生應(yīng)力，其受力相當于一個直立的懸臂梁， 對其計算即為塔式容器標準的內(nèi)容。 ? 當壓力殼做成球形以支腿支承時，即成為球罐，在自重、物料重力、風載、地震等作用下的 計算即為球形儲罐標準的內(nèi)容。 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 壓力作用下，以薄膜應(yīng)力承載，為此整體上產(chǎn)生一次薄膜應(yīng)力，控制值 1倍許用應(yīng)力。但在相鄰元件連接部位，會因變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生局部薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，稱二次應(yīng)力，控制值 3倍許用應(yīng)力。 壓力作用下，以彎曲應(yīng)力承載，為此整體上產(chǎn)生一次彎曲應(yīng)力，控制值 應(yīng)力 。 一、壓力容器的構(gòu)成 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 1. 一次應(yīng)力 為平衡外載（壓力 P、重力、風載、地震載荷等 ） 產(chǎn)生的應(yīng)力。 如強度不足，當時發(fā)生破壞，稱靜強度失效。如容器爆破，風載、地震作用下結(jié)構(gòu)物倒塌。 此種應(yīng)力：分為薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力兩種。其中薄膜應(yīng)力又分為總體（一次總體薄膜應(yīng)力）和局部薄膜應(yīng)力。如容器圓筒中的環(huán)向、軸向薄膜應(yīng)力即是一次總體薄膜應(yīng)力，控制為 1倍 ，局部薄膜應(yīng)力控制值為 ，發(fā)生于筒體端部。 二、容器中的應(yīng)力 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 ? ??? ?? 2. 二次應(yīng)力 由于變形協(xié)調(diào)產(chǎn)生的應(yīng)力，如橢封與筒體連接處，在壓力P作用下變形協(xié)調(diào)引起的應(yīng)力。 如強度不足，當時不會發(fā)生破壞，但會在多次加壓卸壓下發(fā)生破壞，稱為失去安定。生活中折屈鐵絲便是一例。 引起這種破壞不分薄膜與彎曲應(yīng)力，是等價的，許用值為一次 +二次應(yīng)力強度 。 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 ? ??3? 一次應(yīng)力和二次應(yīng)力在 GB150常規(guī)設(shè)計中都是考慮了。 所有元件計算中都考慮了一次應(yīng)力和二次應(yīng)力的強度，但有的元件是一次應(yīng)力起控制作用，如圓筒、球封、錐殼，有的是一次 +二次應(yīng)力強度起控制作用。（如錐形封頭大端加強段，球冠封頭等）。 橢封和碟封設(shè)計中將其總應(yīng)力以 1倍 控制，是保守的。為此俄羅斯標準中對此可不計封頭沖壓減薄。 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 ? ?? 與二次應(yīng)力相關(guān)的載荷主要是壓力（開、停車）。地震、風載不考慮。 水壓試驗并不能檢驗二次應(yīng)力的破壞。 峰值應(yīng)力 在 GB150中未考慮，它涉及疲勞破壞。 內(nèi)外壓容器受壓元件分析 1. 各種殼的壁厚計算公式都可以圓筒公式為基礎(chǔ)來表示。 1）圓筒公式 ： ： 2） 球殼公式： 3） 橢封公式： 4） 碟封公式： 三、各種殼元件壁厚計算公式分析比較 cic][2 pDpt ?? ? ???cic][ pDpt ?? ? ??? 4cic][2 pDpt ??????? Kcic][2 pRpt ???? ?
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