化工機械基礎(4-8)(已修改)
2025-01-06 20:35 本頁面
【正文】 第八章 外壓容器 外壓薄壁殼體的穩(wěn)定性分析 ? 薄壁殼體承受外壓作用時，在殼壁內會產(chǎn)生壓縮薄膜應力，殼體的失效形式可能有兩種：一種是由于強度不足而發(fā)生壓縮屈服破壞；另一種是由于剛度不足而發(fā)生失穩(wěn)破壞。 ? 所謂失穩(wěn)，就是當外壓達到一定數(shù)值時，殼體失去其原有形狀，直到殼體被壓癟的現(xiàn)象。 概述 圖示是外壓薄壁圓筒失穩(wěn)后被壓癟的實例 ? 圖示表示了外壓薄壁圓筒失穩(wěn)時在圓筒的橫截面上可能出現(xiàn)的幾何形狀，即在周向呈現(xiàn)波紋狀。 ? 外壓殼體失穩(wěn)時的相應壓力稱為臨界壓力，以 pcr表示 ，此時殼壁中 產(chǎn)生的壓縮應力稱為臨界應力，以 ζcr表示。 ? 外壓薄壁圓筒的臨界壓力與圓筒的幾何尺寸 (主要為筒體的厚度 δ、筒體外直徑 Do和計算長度 L，其中計算長度 L是指筒體上兩相鄰支撐線之間的距離 )及其材料性能(主要為材料的彈性模量 E和泊松比 μ)有關，此外，載荷的均勻性和對稱性、邊界條件等因素也對筒體的臨界壓力有一定影響。 外壓圓筒的穩(wěn)定性計算 外壓圓筒的分類 ? 外壓圓筒按其失效情況，可分為長圓筒、短圓筒和剛性圓筒三種。其特點如下： (1)長圓筒 ? 所謂長圓筒是指筒體的長徑比 L/D0值較大，筒體的臨界壓力 pcr與 圓筒的長度無關，可以忽略筒體兩端邊界對筒體的支撐作用，只與筒體材料的機械性能 (E、μ)和筒體的厚徑比 δe/D0有關。 (2)短圓筒 ? 筒體兩端邊界對筒體的影響較大，不能忽略。 ? 筒體失穩(wěn)時的臨界壓力 pcr不僅與筒體材料的機械性能 (E、 μ)和筒體的厚徑比 δe/D0有關，而且也與筒體的長徑比 L/D0有關。 (3)剛性圓筒 ? 所謂剛性圓筒是指筒體的長徑比 L/D0較小而厚徑比 δe/D0較大的圓筒。 ? 由于筒體的相對厚度較大，故筒體的剛性較好，不會發(fā)生失穩(wěn)，而其破壞原因是由于在外壓作用下，在筒體壁內產(chǎn)生的壓應力超過材料的屈服極限所致。 ? 對于這種圓筒，在設計時只需滿足強度要求即可。 外壓圓筒的臨界壓力計算 32 )(12oecr DEp ?????對于鋼質圓筒， μ= ，故上式可簡寫成： 3)(oecr DEp??(1)長圓筒 上式常稱為 Bresse公式。 ? 在臨界壓力作用下，圓筒殼的周向應力為： ? 值得注意的是，以上計算公式僅適用于彈性失穩(wěn)的情況。 )(2 0DEDp eeocrcr??? ?? (2)短圓筒 eoecrDLDEp??02?ooeeocrcr DLDEDp )(2??? ???同樣，以上計算公式也僅適用于彈性失穩(wěn)的情況。 上式也稱為 (拉姆 )公式 。 ?在臨界壓力作用下 ， 圓筒殼的周向應力為 ： (3)剛性圓筒 ?剛性筒在外壓作用下一般不存在失穩(wěn)問題 。即在外壓作用下不
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