文档介绍：第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计
教学重点:
内压薄壁圆筒的厚度计算
教学难点:
厚度的概念和设计参数的确定
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旧压力容器厚度进行强度校核的意义
判定在下一个检验周期内或在剩余寿命期间内,容器是否还能在原设计条件下安全使用的条件
当容器已被判定不能在原设计条件下使用时,应通过强度计算,提出容器监控使用
当容器针对某一使用条件需要判废时,应提出判废依据
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根据薄膜理论进行应力分析,确定薄膜应力状态下的主应力
根据弹性失效的设计准则,应用强度理论确定应力的强度判据
对于封头,考虑到薄膜应力的变化和边缘应力的影响,按壳体中的应力状况在公式中引进应力增强系数
根据应力强度判据,考虑腐蚀等实际因素导出具体的计算公式。
内压薄壁圆筒与封头的强度设计公式推导过程
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容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点,容器即告失效(失去正常的工作能力),也就是说,容器的每一部分必须处于弹性变形范围内。
保证器壁内的相当应力必须小于材料由单向拉伸时测得的屈服点。
第一节强度设计的基本知识
一、关于弹性失效的设计准则
1、弹性失效理论
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为了保证结构安全可靠地工作,必须留有一定的安全裕度,使结构中的最大工作应力与材料的许用应力之间满足一定的关系,即
——相当应力,MPa,可由强度理论确定
——极限应力,MPa,可由简单拉伸试验确定
——安全系数
——许用应力,MPa
2、强度安全条件
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径向应力
二、强度理论及其相应的强度条件
1、薄壁压力容器的应力状态
图4-1 应力状态
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由薄膜理论,圆筒壁内应力为经向应力、环向应力、法向应力(被认为是0)。
则三项主应力为:
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第一强度理论(最大拉应力理论)
使材料发生断裂破坏的主要因素是最大主拉应力σ1,只要σ1达到单向拉伸时材料的强度极限σb材料将要断裂破坏。
破坏条件
强度条件
该理论与均质的脆性材料的实验结果吻合较好
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第二强度理论(最大伸长线应变理论)
当材料的最大伸长线应变ε1达到材料单向
受拉破坏时的线应变εb=σb/E时,材料将要发生断裂破坏。
破坏条件
强度条件
该理论只与少数脆性材料的实验结果吻合
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第三强度理论(最大剪切应力理论)
最大切应力是使材料发生屈服破坏的根本原因。只要最大剪切应力τmax达到材料单向受力时的屈服极限σs所对应的极限剪切应力τs=σs/2,材料将发生屈服(剪断)破坏。
破坏条件
强度条件
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