壓力容器中的薄膜應(yīng)力彎曲應(yīng)力和二次應(yīng)力PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1壓力容器中的薄膜應(yīng)力彎曲應(yīng)力和二次壓力容器中的薄膜應(yīng)力彎曲應(yīng)力和二次應(yīng)力應(yīng)力2第1頁/共71頁3液面計(jì)接管筒身支座封頭人孔第2頁/共71頁4(2)容器的幾何特點(diǎn)第3頁/共71頁5第4頁/共71頁6縱截面錐截面橫截面第5頁/共71頁7橫截面第6頁/共71頁8第7頁/共71頁91212第8頁/共71頁10第9頁/共71頁11第10頁/共71頁12第11頁/共71頁132Tl 作用在筒體縱截面上的 的合力T：第12頁/共71頁14000sinsinsin(cossin)2iiiiiNdNRdl pRl pdRl pRlpD lp 結(jié)論:由作用于任一曲面上介質(zhì)壓力產(chǎn)生的合力等于介質(zhì)壓力與該曲面

2、沿合力方向所得投影面積的乘積,而與曲面形狀無關(guān)。000sinsinsin(coscos0)2iiiiiNdNRdl pRl pdRl pRl pD l p 第13頁/共71頁152iD l pl 2ipDNT環(huán)向薄膜應(yīng)力:第14頁/共71頁16m介質(zhì)內(nèi)壓力p作用于封頭內(nèi)表面所產(chǎn)生的軸向合力 為:2/4iDNp/N/N第15頁/共71頁17/T/mTD 其中:中徑iDD根據(jù)力的平衡條件 可得：/NT24imDpD 4mpD經(jīng)向薄膜應(yīng)力:第16頁/共71頁18經(jīng)向薄膜應(yīng)力:4mpD中徑公式2pD第17頁/共71頁192pD4pmD決定應(yīng)力水平高低的截面幾何量是圓筒壁厚與直徑的比值，而不是壁厚的絕對

3、值。第18頁/共71頁20（二）圓球形殼體上的薄膜應(yīng)力 4mpD結(jié)論： 內(nèi)壓圓球形殼體上各點(diǎn)的薄膜應(yīng)力相同，就某一點(diǎn)，該點(diǎn)環(huán)向薄膜應(yīng)力等于徑向薄膜應(yīng)力 。 第19頁/共71頁21橫截面知識回顧:第20頁/共71頁22第21頁/共71頁234mpD經(jīng)向薄膜應(yīng)力:中徑公式2pD1、圓筒形殼體上的薄膜應(yīng)力 2、圓球形殼體上的薄膜應(yīng)力4mpD第22頁/共71頁24（三）橢球形殼體上的薄膜應(yīng)力球形殼體橢球形殼體第23頁/共71頁25區(qū)別：m第24頁/共71頁262 橢球形殼體頂點(diǎn)B處的薄膜應(yīng)力的特點(diǎn)()()24pa apD abbm第25頁/共71頁2724mpapD3 橢球形殼體赤道C處的薄膜應(yīng)力的特

4、點(diǎn)22(2)2paab第26頁/共71頁284 標(biāo)準(zhǔn)半橢球形封頭特點(diǎn)max( )42mpD apDb結(jié)論：標(biāo)準(zhǔn)半橢球內(nèi)的最大薄膜應(yīng)力值與同直徑、同厚度的圓筒形殼體內(nèi)的最大薄膜應(yīng)力值相等。第27頁/共71頁29（四）圓錐形殼體中的薄膜應(yīng)力1.圓錐形殼體的錐截面與橫截面不是同一截面,經(jīng)向薄膜應(yīng)力與回轉(zhuǎn)軸相交成角。半錐角橫截面2.圓錐形殼體上的薄膜應(yīng)力大端小端不同。第28頁/共71頁3014cosmpD12cospD第29頁/共71頁31本節(jié)小結(jié)：12cospD14cosmpDmax( )42mpD apDb4mpD2pD4mpD第30頁/共71頁32pDK薄膜應(yīng)力通式：第31頁/共71頁33圖a圖

5、b第32頁/共71頁341 環(huán)形截面的變形及由此而產(chǎn)生的環(huán)向彎曲應(yīng)力,M第33頁/共71頁35承受載荷中性圓第34頁/共71頁36，Mr,M第35頁/共71頁372 相鄰環(huán)形截面的相對轉(zhuǎn)動及產(chǎn)生的徑向彎曲應(yīng)力r,M第36頁/共71頁383 ,M與r,M的分布規(guī)律及它們的最大值最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在板的中心處：“”：圓板上表面的應(yīng)力“”：圓板下表面的應(yīng)力max,0,022()()1.24MMrr MrpR 第37頁/共71頁39最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在板的四周：“”：圓板上表面的應(yīng)力“”：圓板下表面的應(yīng)力2max,2()0.75Mr Mr RpR 第38頁/共71頁402max2MpDK二 彎曲應(yīng)力與薄膜

6、應(yīng)力的比較和結(jié)論max222MDpDDKK第39頁/共71頁41pDK薄膜應(yīng)力通式： 彎曲應(yīng)力 :max222MDpDDKK第40頁/共71頁42一 邊界應(yīng)力產(chǎn)生的原因第三節(jié) 邊界區(qū)內(nèi)的二次應(yīng)力邊界應(yīng)力：筒體與封頭在連接處所出現(xiàn)的自由變形不一致，導(dǎo)致在這個局部的邊界地區(qū)產(chǎn)生相互約束的附加內(nèi)力。第41頁/共71頁43第42頁/共71頁44,1.54m MpR 二 影響邊界應(yīng)力大小的因素 結(jié)論：邊界效用引起的附加彎曲應(yīng)力比內(nèi)壓引起的環(huán)向薄膜應(yīng)力大54%。2pDpR第43頁/共71頁45筒體和半球形封頭連接： 結(jié)論：半球形封頭與筒體的二次薄膜應(yīng)力對整體強(qiáng)度影響很小。第44頁/共71頁46結(jié)論：當(dāng)半球

7、形封頭與筒體厚度相同時， 封頭和筒體連接的橫截面內(nèi)沒有彎曲應(yīng)力。00 x第45頁/共71頁47結(jié)論：1 不同形狀的封頭與筒體連接，由于二者間的相互限制不同，產(chǎn)生的邊界應(yīng)力大小也不同。2 一般封頭采用半球形封頭，而不用圓形平板。第46頁/共71頁48三 邊界應(yīng)力的性質(zhì)第47頁/共71頁492 邊界應(yīng)力的特點(diǎn) （1）局部性：邊界應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在兩種形狀殼體的連接處，離開連接處，邊界應(yīng)力會迅速衰減。（2）自限性： 施加的限制增大到使應(yīng)力達(dá)到材料的屈服限，相互限制的器壁金屬發(fā)生局部的塑性變形，限制就會緩解，相互限制所引起的應(yīng)力自動地停止增長。第48頁/共71頁50四 對邊界應(yīng)力的處理1.利用局部性特

8、點(diǎn)局部處理如：改變邊緣結(jié)構(gòu)，邊緣局部加強(qiáng)，焊縫與邊緣離開，焊后熱處理等。2.利用自限性保證材料塑性可以使邊界應(yīng)力不會過大，避免產(chǎn)生裂紋。 第49頁/共71頁51低溫容器，以及承受疲勞載荷的壓力容器，更要注意邊緣的處理。對大多數(shù)塑性較好的材料，如低碳鋼、奧氏體不銹鋼、銅、鋁等制作的壓力容器，一般不對邊緣作特殊考慮。 第50頁/共71頁52第51頁/共71頁53五 回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)部的邊界應(yīng)力 第52頁/共71頁54薄膜應(yīng)力通式：知識回顧：圓筒形和標(biāo)準(zhǔn)橢圓形殼體：K=1球殼:K=0.5圓錐形殼體：K=1/cos2max2MpDK彎曲應(yīng)力：max2pKD第53頁/共71頁55第54頁/共71頁56第四節(jié) 強(qiáng)度條件 PA強(qiáng)度條件：第55頁/共71頁57r第56頁/共71頁58 tr 相當(dāng)應(yīng)力制造容器的鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力焊逢系數(shù)第57頁/共71頁592 強(qiáng)度理論簡介表示方法：單元立方體上六個平面內(nèi)的三對應(yīng)力第58頁/共71頁60單向應(yīng)力狀態(tài)：第59頁/共71頁61二向應(yīng)力狀態(tài)：第60頁/共71頁62三向應(yīng)力狀態(tài)：第61頁/共71頁63主平面：只作用正應(yīng)力，沒有剪應(yīng)力。主應(yīng)力：主平面上的正應(yīng)力。第62頁/共71頁6411r（2）強(qiáng)度理論 1第63頁/共71頁65313r最大剪應(yīng)力理論（第三強(qiáng)度理論）第64頁/共71頁6613.按第三強(qiáng)度理論建立的薄膜應(yīng)力強(qiáng)度條件2m30313r3 t