《內(nèi)壓薄壁圓筒應(yīng)力分析.pptx》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《內(nèi)壓薄壁圓筒應(yīng)力分析.pptx(24頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2020/7/29,,第二章 內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析,2020/7/29,3.2.1、受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,2020/7/29,由區(qū)域平衡方程式 代入微體平衡方程式,得:,3.2.1、受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體,2020/7/29,,所以應(yīng)力與/D成反比,不能只看壁厚大小 。,3.2.1、受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體,推論:環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力的2倍,所以環(huán)向承受應(yīng)力更大,環(huán)向上就要少削弱面積,故開設(shè)橢圓孔時(shí),橢圓孔之短軸平行于筒體軸線,如圖,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,3.2.2、受氣體內(nèi)壓的球形殼體,2020/7/29,3.2.2、受氣體內(nèi)壓的球形殼體,,20
2、20/7/29,3.2.2、受氣體內(nèi)壓的球形殼體,在直徑與內(nèi)壓相同的情況下,球殼內(nèi)的應(yīng)力僅是圓筒形殼體環(huán)向應(yīng)力的一半,即球形殼體的厚度僅需圓筒容器厚度的一半。 當(dāng)容器容積相同時(shí),球表面積最小,故大型貯罐制成球形較為經(jīng)濟(jì)。,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,a,b:分別為橢球殼的長(zhǎng)、短軸半徑,mm ; x :橢球殼上任意點(diǎn)距橢球殼中心軸的距離mm。,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭) 橢球形殼體的薄膜應(yīng)力:,,,,O,2020/7/29,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),,圓球,橢球,橢球,,b,a,a,a,b,a=b,b,b,a,a=b,2020/7/29,3.
3、2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),1)橢球殼上各點(diǎn)應(yīng)力是不相等的,與點(diǎn)的位置(x,y)有關(guān)。,經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力相等,均為拉應(yīng)力。,,在殼體頂點(diǎn)處(x=0,y=b):,2020/7/29,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),在殼體赤道處(x=a,y=0 ):,m是常量, 是a/b的函數(shù)。,2020/7/29,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),2)當(dāng) a/b 時(shí),頂點(diǎn)處的應(yīng)力值最大,赤道處的應(yīng)力最小;,頂點(diǎn)處,赤道處,,2020/7/29,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),規(guī)定a/b=2時(shí)的橢球封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭:,標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭:,當(dāng)a/b增加時(shí),
4、橢球頂點(diǎn)應(yīng)力會(huì)增加,赤道處會(huì)出現(xiàn)壓縮應(yīng)力(a/b1.44) ,可能將橢球壓扁。,2020/7/29,3.2.3、受氣體內(nèi)壓的橢球殼(橢圓形封頭),標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的最大薄膜應(yīng)力位于其頂點(diǎn),經(jīng)向薄膜應(yīng)力與環(huán)向薄膜應(yīng)力相等: 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭內(nèi)的最大薄膜應(yīng)力與同直徑、同厚度的圓筒形殼體的最大薄膜應(yīng)力相等。,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,3.2.4 圓錐形殼體中的薄膜應(yīng)力,圓錐形殼體的使用場(chǎng)合:容器的錐形封頭,塔體之間的變徑段,儲(chǔ)槽頂蓋等。,2020/7/29,3.2.4 圓錐形殼體中的薄膜應(yīng)力,D:討論點(diǎn)所在處的錐形殼體中間面直徑,mm,:圓錐形殼體的壁厚,mm,:半錐角,2020/7/
5、29,3.2.4 圓錐形殼體中的薄膜應(yīng)力,最大薄膜應(yīng)力在錐形殼體大端,在錐頂處,應(yīng)力為零。,錐形殼體內(nèi)最大薄膜應(yīng)力是同直徑同壁厚圓筒形殼體的薄膜應(yīng)力的1/cos a 倍。,錐形殼體的環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力的兩倍。,錐形殼體的應(yīng)力,隨半錐角a的增大而增大,設(shè)計(jì)時(shí),a角要合適,不宜太大。,2020/7/29,四種殼體(圓筒、球、橢球、錐形)的最大薄膜應(yīng)力:,圓筒形殼體和標(biāo)準(zhǔn)橢球形殼體:K=1 球形殼體:K=0.5 圓錐形殼體:K=1/cosa,2020/7/29,例題,例2 已知換熱器筒體內(nèi)徑Di=500mm,壁厚=8mm,殼程壓力p=2MPa,上封頭為半圓形,下封頭為橢圓形(a/b=2),求筒壁和封頭的最大薄膜應(yīng)力。,(2)上半封頭(半球形),,解:(1)殼體的環(huán)向應(yīng)力,(3)下半封頭(橢圓,a/b=2)最大應(yīng)力出現(xiàn)在頂點(diǎn):,2020/7/29,五、受氣體內(nèi)壓的碟形殼,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,2020/7/29,2020/7/29,3.2 薄膜理論的應(yīng)用,