外压容器壁厚计算.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,外压容器壁厚计算,目录,外压容器的稳定性,1,外压薄壁容器壁厚确定,2,外压薄壁圆筒的加强圈,3,第一节 外压容器得稳定性,一、外压容器得失效形式,基本概念,外压容器:容器外部压力大于内部压力,。,失效:容器失去了正常得工作能力。,外压容器得失效形式,外压容器得失效一就是强度不够,二就是稳定性不足。,外压薄壁容器失稳就是主要得失效形式。,二、外压容器得失稳过程及临界压力得概念,失稳得概念,容器强度足够却突然失去了原有得形状,筒壁被压瘪或发生褶绉,筒壁得圆环截面一瞬间变成了曲波形。这种在外压作用下,筒体突然失去原有形状得现象称弹性失稳。,容器发生弹性失稳将使容器不能维持正常操作,造成容器失效。,容器失稳形式,侧向失稳,由于均匀侧向外压引起失稳叫侧向失稳。,轴向失稳,薄壁圆筒承受轴向外压,当载荷,达到某一数值时,也会丧失稳定性。,失稳,仍具有圆环截面,但破坏,了母线得直线性,母线产生了波形,即圆筒发生了褶绉。,局部失稳,在支座或其她支承处以及在安装运输中由于过大得局部外压也可能引起局部失稳。,临界压力得概念,临界压力就是导致容器失稳得最小外压力。,三、临界压力得计算,影响临界压力得因素,临界压力得大小与筒体几何尺寸、材质及结构因素有关,。,外压圆筒形容器得分类:,按失稳情形式将外压圆筒分为三类:,长圆筒、短圆筒、刚性圆筒,临界压力得计算,长圆筒,短圆筒,应用以上两式应满足两个条件:,临界应力,圆筒得圆度应符合,GB150,得规定。,刚性圆筒,四、外压圆筒类型得判定,临界长度计算,临界长度,区分不同类型圆筒得特征长度。,临界长度得计算,区分长圆筒与短圆筒得临界长度,L,cr,区分短圆筒与刚性圆筒得临界长度,L,cr,计算长度确定,计算长度,计算长度就是指圆筒上相邻两刚性构件(如封头、加强圈等)得距离。,对具有凸形封头无加强圈得圆筒其计算长度,L,=,圆筒长度,+,两封头直边高度,+,两封头曲面深度得,1/3,。,外压圆筒,计算长度,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,圆筒类型得判定,当,L,L,cr,时,为长圆筒;,当,L,L,cr,时,刚性圆筒;,当,L,cr,L,L,cr,时,为短圆筒。,第二节 外压薄壁容器壁厚确定,一、设计参数,设计外压力,对真空容器当在容器上装有安全阀时,设计外压力取,1、25,倍得最大外、内压力差与,0、1MPa,二者中得小值;当容器未装有安全阀时,设计外压力取,0、1MPa,。,试验压力,外压容器依然以内压力进行压力试验,其试验压力为:,液压试验,气压试验,二、外压薄壁容器不失稳得条件,容器得稳定条件为:,式中,计算外压力,MPa,p,许用外压力,MPa、,三、圆筒壁厚确定得解析法,圆筒得厚度表达式,长圆筒,短圆筒,壁厚确定得步骤,确定、,p,c,、,t,、,C,、,E,、,L,、等相关参数;,假设圆筒得名义厚度 ,得 ;,计算临界长度 、并与 比较,确定圆筒得类型;,计算 、,p,、,比较:,若 、且 ,则以上假设得满足要求;若 ,则重新假设另一较大得 ,重复以上各步、直至满足要求为止;若 、但 ,则改用图算法。,校核压力试验时圆筒得强度,。,四、圆筒壁厚确定得图算法,图解法得依据,图算法得基础就是解析法,将解析法得相关公式经过分析整理,绘制成两张图。一张图反映圆筒受外压力后,变形与几何尺寸之间得关系,称为几何参数计算图,另一张图反映不同材质得圆筒在不同温度下,所受外压力与变形之间关系得图,称为厚度计算图,此图不同得材料有不同得图。,图算法得步骤,利用图算法设计不同类型得圆筒其过程也有所不同,现以,20,得圆筒为例说明,确定、,p,c,、,t,、,C,、,E,、,L,、等相关参数;,假设圆筒得名义厚度 ,得,计算 得值,;,在几何参数计算图上,由,L,/,D,o,与,D,o/,e,在横坐标上找到系数,A,值,若,L,/,D,O,大于,50,、用,L,/,D,O=50,查图,若,L,/,D,O,小于,0、05,用,L,/,D,O=0、05,查图,;,根据圆筒所用材料选厚度计算图,在此图上由第(,4,)步所得,A,值与设计温度,t,在纵坐标上找到系数,B,值,并按下式计算许用外压力,p,即,若,A,值落在设计温度下材料线得左方,则直接用下式计算许用外压力,p,即,比较,若,p,p,c,则以上假设得 满足要求,否则重新假设另一较大得 ,重复以上各步、直至满足要求为止。,校核压力试验时圆筒得强度,。,五、外压封头壁厚确定得图算法,受外压力得凸形封头(半球形、椭圆形、碟形),利用图算法按如下步骤确定壁厚。,假设封头得名义厚度 ,得,计算 得值,对半球形封头 ,R,i,为半球形内半径;,对椭圆形,R,O=,K,1,Do,K,1,按表,3-1,查取;,对碟形封头,R,o,=,球面部分内半径。,计算临界应变,A,值,根据圆筒所用材料选厚度计算图,在此图上由第(,3,)步所得,A,值与设计温度,t,在纵坐标上找到系数,B,值,并按下式计算许用外压力,p,即,若,A,值落在设计温度下材料线得左方,则直接用下式计算许用外压力,p,即,比较:,若,p,p,c,则以上假设得满足要求,否则重新假设另一较大得,重复以上各步、直至满足要求为止。,对于承受外压力得锥形壳体,当半顶角,60,o,时,按平封头计算;当,60,o,时,因锥壳与圆筒连接处存在变形不协调而产生得边缘应力,所以在连接处附近圆筒与锥壳都要有足够得刚度,保证其在外压力作用下不会失稳。具体计算方法可参见,GB150,。,第三节 外压薄壁圆筒得加强圈,一、加强圈得作用、结构及要求,加强圈得结构,加强圈就是焊接在圆筒外侧或内侧、且具有足够刚性得圆环状构件。其截面形状有矩形、,L,形、,T,形、,U,字形、工字形等。常用型钢制作,如扁钢、角钢、槽钢、工字钢等。,对加强圈得要求,加强圈本身应具有足够得刚度,在外压力作用下不会失稳,才能对圆筒起到加强作用。,加强圈得作用,在壁厚一定时、设置加强圈可以减小计算长度,提高临界压力,也就就是提高了圆筒得承载能力;在承载要求一定时,设置加强圈减小了计算长度,进而可减小圆筒得壁厚、节省材料,。,二、加强圈得间距,当圆筒得壁厚确定以后,加强圈之间得最大间距可按下式计算:,在圆筒上设置多少加强圈合适,没有确切得定论。加强圈多、间距小,节省筒体材料;但若加强圈太多,则自身耗材也多、制造费用也高。最佳方案就是圆筒材料与制造费用与加强圈材料与制造费用之与为最小,但工程实际很难实现。根据经验一般认为每隔,1,2m,设置一个加强圈为宜。,三、加强圈得图算法,加强圈得稳定条件,加强圈组合截面实际具有得惯性矩,Is,保持加强圈不失稳所需要得组合截面惯性矩,I,。,