化工設(shè)計課件-7壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力(存儲版)
【正文】 r,M? 在前述半徑 r的圓環(huán)外面，再取一個半徑 r+dr的圓環(huán)，加載后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)圓平板彎曲時，這兩個同心圓環(huán)繞各自中性圓所發(fā)生的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)角并不相等，一個是 ，另一是 ，于是這兩個圓環(huán)之間的徑向間距將發(fā)生改變。例如圓柱筒身與厚平板連接，在承受內(nèi)壓時筒身要向外脹大，如果不受 到約束，半徑增量 而平板封頭在內(nèi)壓作用下發(fā)生的是 彎曲變形，其直徑不會增大。 邊界應(yīng)力具有 自限性、局部性 的特點(diǎn) 邊界應(yīng)力是由于相鄰部件相互約束而產(chǎn)生的，它的存在總是以變形受到某種限制為前提。當(dāng)板上下表面應(yīng)力值達(dá)到屈服極限時，板的內(nèi)層金屬仍處于彈性狀態(tài)，這部分材料對已經(jīng)屈服的那一小部分金屬起著一定的限制作用，只要外載不增大，塑性變形的區(qū)域便不會擴(kuò)大，因而也就不會導(dǎo)致平板的失效。 m3即是極限彎矩。故大多數(shù)塑性材料所制成的容器，如低碳鋼、奧氏體不銹鋼。 m a x m M , mpR pR0. 5 1. 54pR2. 04 2. 04?? ? ???????????由于圓筒壁厚是根據(jù) 確定的，因此 []????m a x m a [ ] , 3 [ ]? ? ? ??? 滿 足l? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 設(shè)計中對邊緣應(yīng)力的考慮： 由于邊緣應(yīng)力具有局限性，設(shè)計中可以在結(jié)構(gòu)上只作局部處理，例如改變連接處的結(jié)構(gòu)，保證邊緣焊接的質(zhì)量，降低邊緣區(qū)的殘余應(yīng)力，避免邊緣區(qū)附加的局部應(yīng)力集中（如應(yīng)避免在邊緣區(qū)開孔。?????當(dāng) m較小時 ,m=m1時 , 材料處于彈性范圍內(nèi) , 應(yīng)力沿厚度線性分布， 當(dāng) m1增大至 m2時，上下表面達(dá)到屈服。l? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 1）對薄膜應(yīng)力的限制 引入當(dāng)量應(yīng)力 ，分別應(yīng)用強(qiáng)度理論，建立強(qiáng)度條件 壓力容器由塑性較好材料制成，發(fā)生破壞多為塑性流動破壞，采用第三、四強(qiáng)度理論。 ??pRm ??l? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 3）邊界應(yīng)力的性質(zhì) 邊界應(yīng)力不是由介質(zhì)壓力直接引起的，它是封頭和筒體在內(nèi)壓作用下發(fā)生的自由變形受到相互限制時才出現(xiàn)。 l? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 4. 邊界區(qū)內(nèi)的二次應(yīng)力 1) 邊界應(yīng)力產(chǎn)生的原因 在前邊分析回轉(zhuǎn)殼體應(yīng)力時，只考慮了由于介質(zhì)內(nèi)壓產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力，沒 有考慮兩個相連接的零部件之間在變形過程中的相互約束作用。正是由于該圓環(huán)上每條環(huán)向纖維均產(chǎn)生了這種拉伸或壓縮變形，所以就使環(huán)向纖維的每個點(diǎn)都產(chǎn)生了沿該點(diǎn)切線方向的拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力。一方面，曲面深度越淺 ,制造越易；另一方面，從受力角度考慮，曲面深度越淺（ a/b）越大，橢球頂點(diǎn)處的應(yīng)力越大，在赤道處還會出現(xiàn)壓縮的環(huán)向應(yīng)力。 2Tl???? ? ? ?③ 利用平衡條件所得表達(dá)式 NT?2D i l p l ???? ? ? ? ? ?2p Di?? ???l? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 、 b. 經(jīng)向薄膜應(yīng)力 m?σ mN39。但是對于最廣泛使用的圓筒形殼體來說，錐截面就是 橫截面。殼體厚度就是內(nèi)外表面間的法向距離。這些設(shè)備雖然尺寸不同，結(jié)構(gòu)形狀不同，但它們都有一個外殼 —— 容器。BC039。 二是殼壁的徑向纖維也受到拉伸，因而在殼壁的錐截面內(nèi)將產(chǎn)生徑向拉伸應(yīng)力，用 表示。 2 m????,???m ?Dl? l?D?CHAP. 7 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力 （ 2）圓球形殼體上的薄膜應(yīng)力 球形殼體上存在二向應(yīng)力，利用平衡條件可以求得： 與圓筒形殼體相比，球形殼體上是圓筒形上最大薄膜應(yīng)力值的一半。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：最大拉伸薄膜應(yīng)力在頂點(diǎn) B點(diǎn)，且與 C點(diǎn)的環(huán)向壓縮薄膜應(yīng)力值相等。于是平板的徑向纖維也發(fā)生了程度不等的伸長或縮短，這樣在平板內(nèi)的每一個點(diǎn)在其徑向也將產(chǎn)生沿板厚呈線性分布的拉伸和壓縮應(yīng)力，即徑向彎曲
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