压力容器设计知识点及基本概念.pptx

11我国压力容器设计规范名称是 _。第一章 化工容器设计概论 GB150-2011 固定式压力容器2.欧盟压力容器规范名称为 _。EN13445-2002非直接着火压力容器23.美国压力容器设计规范中的常规设计为ASME锅炉与压力容器设计规范第_卷，第_分册。名称为 _。分析设计规范为第_卷，第_分册。名称为_。2 1 规则设计 Design by Rule 分析设计 Design by AnalysisVIIIVIII第一章 化工容器设计概论 34我国GB150压力容器设计规范采用的强度理论为：（）（A）；（B）；（C）；（D）。A第一章 化工容器设计概论 GB压力容器标准中以第一强度理论为设计准则，将最大主应力限制在许用应力以内。p1845我国GB150压力容器设计规范适用于设计压力不大于_MPa:（）（A）100；（B）64；（C）35；（D）16。C第一章 化工容器设计概论 GB150压力容器标准适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、制造、检验与验收。p1756.按设计压力大小，容器分为四个等级：（1）低压容器：_ p MPa;（2）中压容器：_ p MPa;（3）高压容器：_ p MPa;（4）超高压容器：p MPa;0.11.61.610.010.0100100第一章 化工容器设计概论 p1967对压力容器用钢的基本要求是：具有足够的 、良好的 、适宜的 。工艺性能耐腐蚀性能和抗氧化性能第一章 化工容器设计概论 力学性能 力学性能主要是指屈服强度和抗拉强度，对于中高温容力学性能主要是指屈服强度和抗拉强度，对于中高温容器还应考虑高温性能指标。其次，还应有良好的塑性和较高器还应考虑高温性能指标。其次，还应有良好的塑性和较高的韧性，以防止容器在使用中发生脆性破裂。的韧性，以防止容器在使用中发生脆性破裂。工艺性能包括冷塑性变形能力、可焊性及热处理性能。工艺性能包括冷塑性变形能力、可焊性及热处理性能。设计压力容器时，须按其使用条件，选择适宜的耐蚀材设计压力容器时，须按其使用条件，选择适宜的耐蚀材料。对于高温容器，所选材料还应具有抗氧化性能。料。对于高温容器，所选材料还应具有抗氧化性能。78.空气贮罐，操作压力为0.6MPa，操作温度为常温，若设计厚度超过10毫米，则下列碳素钢材中不能够使用的为：（）(A)Q235AF(A3F)；(B)Q235B；(C)Q235C；(D)Q245R。A第一章 化工容器设计概论 Q235类钢是屈服强度为235MPa的碳素结构钢，强度不高。通常不作为压力容器标准中的容器专用钢，但Q235-B和Q235-C两种钢号被GB150标准允许制造低参数的压力容器。p389我国新容规按容器的危险程度对其进行分类，考虑了哪些因素？共划分几类？新容规新容规按容器的危险程度按容器的危险程度，考虑设计压力、，考虑设计压力、容积、介质危害性三个因素容积、介质危害性三个因素，将其划分为三，将其划分为三类，分别记为类，分别记为、类。类。第一章 化工容器设计概论 910按我国新容规对容器分类的要求，容器的类别应如何划分？基本划分基本划分 按介质特性选择分类图，根据设计压按介质特性选择分类图，根据设计压力力p p和容积和容积V V，标出坐标点，定出容器类别。，标出坐标点，定出容器类别。特殊情况的划分特殊情况的划分 多腔容器类别按每个腔各自的多腔容器类别按每个腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求，以类别高的类别分别提出设计、制造技术要求，以类别高的腔作为该容器的类别；同腔多种介质容器按组别腔作为该容器的类别；同腔多种介质容器按组别高的介质分类；当某危害性物质在介质中的含量高的介质分类；当某危害性物质在介质中的含量极小时，按其危害程度及其含量综合考虑，由设极小时，按其危害程度及其含量综合考虑，由设计单位决定介质组别；坐标点位于分类线上时，计单位决定介质组别；坐标点位于分类线上时，按较高的类别划分其类别。按较高的类别划分其类别。第一章 化工容器设计概论 1011工程上，壳体的厚度与中面最小曲率半径R的比值 t/R()视为薄壳，反之，视为厚壳。（A）1/5；（B）1/10；（C）1/20；（D）1/30第二章 中低压容器的规则设计 Cp231112工程上，把圆板的厚度与直径之比 t/D()，视为薄板，反之视为厚板。（A）1/5；（B）1/10；（C）1/20；（D）1/30A第二章 中低压容器的规则设计 p4712 在壳体上作用有两类内力，薄膜力N和N，及横向力Q、弯矩M和M。薄膜力来自中面的拉压变形，横向力、弯矩是由中面的弯曲变形产生的。在壳体理论中，如果考虑上述全部内力，称为“有力矩理论”或“弯曲理论”。但对部分容器，在特定的壳体形状、载荷和支撑条件下，弯曲应力与薄膜应力相比很小，可以略去不计，使壳体计算大大简化，这时壳体的应力状态仅由薄膜力N和N确定，基于这一假设求解薄膜内力的理论，称为“无力矩理论”或“薄膜理论”。13什么叫无力矩理论？什么叫有力矩理论？第二章 中低压容器的规则设计 1314球形容器的第一曲率半径为_，第二曲率半径为_。球半径R第二章 中低压容器的规则设计 15圆柱形容器的第一曲率半径为_，第二曲率半径为_。16圆锥形容器的第一曲率半径为_，第二曲率半径为_。p28球半径R无穷大圆柱体半径R无穷大R2=x tan1417受均匀内压作用的球形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为（）（A）；（C）pR/2t （D）pR/tC第二章 中低压容器的规则设计(2-12)p281518受均匀内压作用的圆柱形容器，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为 （）（A）=2pR/2t；（B）=2pR/t；（C）2=pR/t；（D）2pR/2tB第二章 中低压容器的规则设计(2-13)p281619均匀内压作用椭圆形封头的顶点处，经向薄膜应力和周向薄膜应力的关系为()（A）；（B）；（D）1/2A第二章 中低压容器的规则设计(2-16)p291720无力矩理论使用的条件是什么？第二章 中低压容器的规则设计(1)壳体的几何曲面光滑连续，不存在曲率和厚度的突变或急剧变化。(2)壳体不承受任何法向突变载荷或显著的温度变化，且无任何法向约束和转动约束。(3)壳体材料物理性能(、和)连续，不存在突变或急剧变化。p341821受均匀内压的椭圆形封头是否会失稳？第二章 中低压容器的规则设计 在椭圆形封头的长短轴之比大于2时，在封头的转角处和赤道处的周向应力成为负值，会产生局部失稳。p301923.由边缘力和弯矩产生的边缘应力具有_和_等基本特性。局部性自限性第二章 中低压容器的规则设计 p4724对圆柱壳而言，由边缘力和弯矩产生的边缘应力的波及范围为()（A）（B）（C）（D）A22.当两壳体在连接处无公切线时，内压引起的经向薄膜力在平行圆半径方向不连续，从而出现横推力。2025圆筒形容器承受内压时，在筒体与封头连接处，除由内压引起的_应力外，还存在满足中面_条件而产生的_应力，后者具有_和_等特性。薄膜应力连续性边缘局部性自限性第二章 中低压容器的规则设计 2126受均布横向载荷作用的周边简支圆形薄平板，最大径向弯曲应力在：（）(A)周边；(B)中央；(C)12半径；(D)3/8半径B27受轴对称横向均布载荷的圆形薄板，周边固定时，最大弯曲应力在_处，最大挠度在_处。当周边简支时，最大弯曲应力在_处，最大挠度在_处。板边缘板中心板中心板中心第二章 中低压容器的规则设计 2228受均布横向载荷作用的周边固支圆形薄平板，最大应力为周边径向弯曲应力，当载荷一定时，降低最大应力的方法有 （）(A)增加厚度；(B)采用高强钢；(C)加固周边支撑；(D)增大圆板直径。A第二章 中低压容器的规则设计 2329一受横向均布载荷作用的圆板，如周边固支，板中的最大应力和挠度为：()（A）最大应力为径向应力r，位于圆板中心，最大挠度位于封头周边（B）最大应力为周向应力，位于圆板中心，最大挠度位于封头周边（C）最大应力为径向应力r，位于圆板周边，最大挠度位于封头中心（D）最大应力为周向应力，位于圆板周边，最大挠度位于封头中心C第二章 中低压容器的规则设计 2430压力容器的设计压力通常取最高工作压力的_倍。1.051.1031容器的壁厚附加量包括：_、_和成型加工工程中的壁厚减薄量。腐蚀裕量C2钢板负偏差C132焊接接头系数是：_的比值。焊缝接头与母材强度第二章 中低压容器的规则设计 2533安全系数的选取方法，用抗拉强度b时，为_；用屈服强度s时，为_；用蠕变强度tn时，为_；用持久强度tD时，为_；34承压容器材料的许用应力取 _、_或_三者中最小值。p672.71.51.01.5第二章 中低压容器的规则设计 2635液压试验的压力为设计压力的：（）(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍Dp6736气压试验的压力为设计压力的：（）(A)1.05倍；(B)1.10倍；(C)1.15倍；(D)1.25倍(2-96)p67B第二章 中低压容器的规则设计 注：新GB150改为1.12737液压试验时的应力不得超过该试验温度下材料屈服强度的_；气压试验，不得超过屈服强度的_。90%80%第二章 中低压容器的规则设计 p68对液压试验，此应力值不得超过该试验温度下材料屈服强度的90%，对气压试验，则不得超过屈服强度的80%。2838按照我国压力容器标准，最小壁厚，对于碳钢和低合金钢容器不小于_mm，对高合金钢容器不小于_mm。32第二章 中低压容器的规则设计 p67最小壁厚：(1)对碳钢和低合金钢容器不小于3mm。(2)对高合金钢容器不小于2mm。2940低合金钢容器，液压试验时液体温度不得低于 ()(A)0；(B)5；(C)10；(D)15 39碳素钢制容器，液压试验时液体温度不得低于 ()(A)0；(B)5；(C)10；(D)15DBp6741液压试验用水应控制氯离子_。2510-6第二章 中低压容器的规则设计 3042在进行容器压力试验时，需要考虑哪些问题？为什么？(1)奥氏体不锈钢为防止氯离子的腐蚀，应控制Cl 2510-6(2)为防止试验时发生低温脆性破坏，碳素钢、16MnR、正火15MnVR温度不能低于5，其他低合金钢，温度不低于15。第二章 中低压容器的规则设计 31(4)气压试验时，介质温度不得低于15。(3)不宜作液压试验的容器，可用清洁的干空气、氮气或者其他惰性气体，气压试验的压力为：MPa。第二章 中低压容器的规则设计 32是_壁厚计算公式43请分别指出下列公式的用途：是_壁厚计算公式是_壁厚计算公式是_壁厚计算公式圆筒形容器球形容器椭圆形封头平板封头第二章 中低压容器的规则设计 3344从设计角度，法兰可以分为以下三类：_法兰、_法兰和_法兰。松式整体任意式45螺栓垫片法兰连接的密封中两个重要的工况是：_、_。预紧工况操作工况第二章 中低压容器的规则设计 3446请指出下列法兰的类型：松式法兰松式法兰松式法兰整体法兰整体法兰整体法兰任意式法兰任意式法兰任意式法兰第二章 中低压容器的规则设计 3547法兰密封常用的压紧面型式有：_、_、_、_四种型式。榫槽面梯形槽凹凸面突面p80第二章 中低压容器的规则设计 3648螺栓垫片法兰连接的密封中两个重要的垫片性能参数是：_、_。垫片压紧力(比压力)y垫片系数 m第二章 中低压容器的规则设计(1)必须在预紧时，使螺栓力在压紧面与垫片之间建立起不低于y值的比压力；(2)操作时，螺栓力应能够抵抗内压的作用，并且在垫片表面上维持m倍内压的比压力。49保证法兰连接紧密不漏的条件是什么？p8537(1)开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中；(2)接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力；(3)壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡(即小圆角)而引起应力集中。这三种因素均使开孔或开孔接管部位的应力比壳体中的膜应力为大，统称开孔或接管部位的应力集中。50压力容器开孔接管后对应力分布和强度带来什么影响？第三章 压力容器的整体设计问题 p1013851应力集中系数是指_与_的比值。容器开孔接管处，受_加上_，及_等因素的综合作用，故其附近可能成为压力容器疲劳失效的破坏源。最大应力名义应力开孔引起的应力集中容器壳体与接管形成的结构不连续应力壳体与接管连接处因不等截面过渡引起的应力集中第三章 压力容器的整体设计问题 3952在均匀内压作用的竖直的薄壁圆筒上开孔时，孔周边的最大应力出现在：（）（A）孔周边与水平线成0夹角处（B）孔周边与水平线成45夹角处（C）孔周边与水平线成60夹角处（D）孔周边与水平线成90夹角处D第三章 压力容器的整体设计问题 p1024053平板开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)2.5；(C)3；(D)0.5 Cp102第三章 压力容器的整体设计问题 4154球壳开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)2.5；(C)3；(D)0.5 第三章 压力容器的整体设计问题 Ap1024255圆筒开孔的应力集中系数为：（）(A)2；(B)2.5；(C)3；(D)0.5 第三章 压力容器的整体设计问题 Bp1024356应力指数 I 与应力集中系数 Kt 的区别？第三章 压力容器的整体设计问题 l应力指数I指考虑点(可以多个点)的应力分量(、t、r)与容器无开孔接管时的周向薄膜应力之比。l应力集中系数Kt指最大应力分量的点(只有一个点)与无应力集中时的计算应力(对容器来说也是无开孔接管时的周向计算薄膜应力)之比。l一个区域只有一个Kt值。Kt的大小可以衡量结构应力集中的优劣。l结构的应力指数I可以有多个(如拐角的内侧、外侧不同方向)，而且不一定是最大的。p1044457目前我国容器设计中开孔补强的设计准则是_。等面积补强的原则是：在有效的补强范围内，壳体除本身承受内压所需截面积外的多余截面积不应少于开孔所减少的有效截面积。亦可简述为：补强区内有效补强面积不少于开孔削弱的有效截面积。（详见下图）等面积补强第三章 压力容器的整体设计问题 p10845wXYZtn+p109第三章 压力容器的整体设计问题 开孔削弱的截面积A0壳体计算壁厚外多余的金属面积A1 有效补强区内另外增加的补强元件的金属截面积接管计算厚度外的多余金属截面积有效补强区内焊缝金属截面积1253412345514324658有效补强范围有多大？p110第三章 压力容器的整体设计问题 4759容器开孔后，局部补强结构形式有：_、_、_。补强圈补强整锻件补强接管补强第三章 压力容器的整体设计问题 4860压力容器在结构设计中减少局部应力的措施是(1)_；(2)_。局部载荷作用处加强，垫衬板减小局部应力在结构不连续处尽可能圆滑过渡并避开焊缝p136第三章 压力容器的整体设计问题49p13661压力封头和筒体连接处，为什么要直边段？第三章 压力容器的整体设计问题50p13662怎样把角焊缝变成对接焊缝？第三章 压力容器的整体设计问题51第三章 压力容器的整体设计问题63怎样把变径段的角焊缝变成对接焊缝？p137上下连接部位的结构不连续应力过大30o45o时大端应采用带过渡区的折边锥壳 45o时小端也应采用带过渡区的折边锥壳最好采用反向曲线形式的回转壳52第三章 压力容器的整体设计问题64容器支座为什么最好要加垫板？p13753第三章 压力容器的整体设计问题容器壳体的纵向焊缝及凸形封头的拼接焊缝承受最大主应力，均属于A类焊缝。6569容器中的焊缝可以分为几类？何为A类、B类、C类、D类？54ABCD第三章 压力容器的整体设计问题筒体的环向焊缝受的主应力仅为纵焊缝应力的一半，将其分类为B类焊缝。55ABCD第三章 压力容器的整体设计问题球形封头与圆筒壳的连接环缝不属于B类而属于A类，因这条环缝相当于凸形封头上的拼接焊缝。A类及B类焊缝全部应为对接焊缝。56ABCD第三章 压力容器的整体设计问题法兰、平封头、管板等厚截面部件与壳体及管道的连接焊缝属C类焊缝，C类焊缝是填角焊缝57ABCD第三章 压力容器的整体设计问题接管、人孔或集液槽等与壳体或封头的连接焊缝属于D类焊缝，这基本上是不同尺寸的回转壳体相贯处的填角焊缝。5870压力容器焊接结构设计有哪些基本原则？p139第三章 压力容器的整体设计问题59第三章 压力容器的整体设计问题p14060第三章 压力容器的整体设计问题6171外压容器除了强度外，还应考虑_问题。请举两个不同类型外压容器的例子：_、_。失稳真空操作的冷凝器、结晶器、蒸馏塔的外壳带有加热或冷却夹套的反应器内壳p148第四章 外压容器设计6272怎样区分长圆筒和短圆筒？它们的的临界长度为 _。p154第四章 外压容器设计63真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16273真空容器的设计压力：当装有安全控制装置时，取_，或_两者中的较小值；无安全装置时，取_。带夹套的真空容器，则按_ 加上_。1.25倍最大内外压力差0.1MPa0.1MPa上述真空容器选取的设计外压力夹套内的设计内压力一起作为设计外压第四章 外压容器设计64 真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16274现需设计一个在常温下操作的夹套冷却容器，内筒为真空，无安全控制装置，夹套内为0.8MPa(表压)冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取（）(A)0.1MPa (B)0.8MPa (C)0.9MPa (D)1.0MPaC第四章 外压容器设计65 真空容器按外压容器计算，装有安全控制装置时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值；无安全装置时，取0.1MPa。带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。带夹套的真空容器，按上述真空容器选取的设计外压力加上夹套内的设计内压力一起作为设计外压。p16275若将上述在常温夹套冷却容器，内筒为真空，改为有安全控制装置，夹套内为0.8MPa(表压)冷却水，则校核内筒稳定性时的设计压力应取 （）(A)0.1MPa (B)0.8MPa (C)0.9MPa (D)1.0MPaC第四章 外压容器设计66 由上式可知，在既定直径与材料下，提高外压容器的临界压力，可增加筒体厚度或减小计算长度，从减轻容器重量、节约贵重金属出发，减小计算长度更有利。在结构上即是在圆筒的内部或外部相隔一定的距离焊接用型钢做的加强圈。p15476现设计一不锈钢制真空精馏塔，经稳定性校核发现其壁厚不够，合理的处理办法是：（）(A)减小直径(保持容器体积不变)；(B)增加壁厚；(C)改用强度高的材料；(D)设置加强圈。D第四章 外压容器设计6777带夹套的压力容器，最危险的状况为()（A）内筒承受压力，而夹套尚未升压；（B）内筒承受压力，而夹套已经升压；（C）内筒突然泄压，而夹套仍有压力；（D）内筒已经泄压，而夹套没有压力；C第四章 外压容器设计 带夹套的容器应考虑可能出现最大压差的危险工况，例如当内筒容器突然泄压而夹套内仍有压力时所产生的最大压差。p1626878均匀内压作用的厚壁圆筒中，径向应力r和周向应力沿壁厚的分布为 ()(A)均匀分布；(B)线性分布；(C)非线性分布C第五章 高压及超容器设计p181 r Z 79受均匀内外压作用的厚壁圆筒中，径向应力r和周向应力之间有何关系？6980厚壁圆筒中，外加热时最大拉伸温差应力在_，内加热时在_。内壁面p183外壁面第五章 高压及超容器设计81厚壁圆筒中由径向温差引起的三向热应力之间有何关系？7082厚壁圆筒的内壁温度较外壁温度低，在外壁产生的周向温度应力为 ()(A)拉伸应力；(B)压缩应力；(C)弯曲应力；(D)扭转应力Bp183第五章 高压及超容器设计7183厚壁圆筒既受内压又受温差作用时，内加热下_综合应力得到改善，而_有所恶化。外加热时则相反，_的综合应力恶化，_应力得到改善（）(A)外壁，内壁，外壁，内壁；(B)外壁，内壁，内壁，外壁(C)内壁，外壁，内壁，外壁；(D)内壁，外壁，外壁，内壁 p184C内壁外壁内壁外壁第五章 高压及超容器设计7284内压与温差同时作用的厚壁圆筒的内壁周向应力出现最大值的工况是：（）(A)外部加热；(B)内部加热；(C)内外均不加热。Ap184第五章 高压及超容器设计7385请概述高压容器常用的三个失效准则：_、_和_。1弹性失效设计准则 为防止筒体内壁发生屈服，以内壁相当应力达到屈服状态时发生弹性失效。将内壁的应力状态限制在弹性范围以内，为弹性失效设计准则。p186弹性失效设计准则第五章 高压及超容器设计这是目前世界各国使用得最多的设计准则，我国高压容器设计也习惯采用此准则。7485请概述高压容器常用的三个失效准则：_、_和_。p186弹性失效设计准则塑性失效设计准则第五章 高压及超容器设计2塑性失效设计准则 当筒体内壁开始屈服时除内表面外的其他部分均处于弹性状态，筒体仍可提高承载能力。只有当载荷增大到筒壁的塑性层扩展至外壁，达到整体屈服时才认为达到失效状态，就是塑性失效。筒体整体发生塑性失效时的载荷即为极限载荷。按塑性失效的极限载荷作为高压筒体设计的基准再给予适当的安全系数便可确定筒体的壁厚，这就是塑性失效设计准则。前苏联的设计规范曾采用了这种方法。7585请概述高压容器常用的三个失效准则：_、_和_。p186弹性失效设计准则塑性失效设计准则第五章 高压及超容器设计3爆破失效设计准则 非理想塑性材料在筒体整体屈服后仍有继续承载的能力。随压力增加筒体屈服变形增大，筒体屈服强化。若材料强化使承载能力上升的因素与塑性大变形造成壁厚减薄承载能力下降的因素抵消，筒体无法增加承载能力，即将爆破，此时压力为筒体最大承载压力，称爆破压力。以容器爆破作失效状态，爆破压力作设计基准，考虑安全系数确定安全使用的压力或筒体设计壁厚，称为爆破失效设计准则。爆破失效设计准则7686高压容器由于操作压力高，因此为了增加泄漏阻力，平垫密封的垫片应选用()(A)宽面；(B)窄面；(C)螺栓圆内外都有的全平面B第五章 高压及超容器设计 采用窄面密封 采用窄面密封代替中低压容器中常用的宽面密封有利于提高密封面比压，而且可大大减少总的密封力，减小密封螺栓的直径，也有利于减小整个法兰与封头的结构尺寸。有时甚至将窄面密封演变成线接触密封。p1907787试简述自增强的基本原理。第五章 高压及超容器设计自增强处理就是将厚壁筒在使用前进行大于工作压力的超压处理，以形成预应力使工作时壁内应力趋于均匀。超压形成塑性层和弹性层。卸压后塑性层有残余应变，弹性层受到该残余应变的阻挡恢复不到原来的位置，塑性层中形成残余压应力，弹性层中形成残余拉应力，筒壁中形成了预应力p210加载时的应力分布卸载后的残余应力自增强处理后的筒体与工作应力叠加78(1)弹性变形阶段 OA段，随着进液量(即体积膨胀量)的增加，容器的变形增大，内压上升。这一阶段的基本特征是内压与容器变形量成正比，呈现弹性行为。A点表示内壁应力开始屈服，或表示容器的局部区域出现屈服，整个容器的整体弹性行为到此终止。88容器的超压爆破过程可分为几个阶段？第六章 化工容器设计技术进展p21679第六章 化工容器设计技术进展p216(2)屈服变形阶段 AB段，容器从局部屈服到整体屈服的阶段，以内壁屈服到外壁也进入屈服的阶段。B点表示容器已进入整体屈服状态。如果容器钢材具有屈服平台，这阶段也是包含塑性变形逐步越过屈服平台的阶段。这是一个包含复杂过程的阶段，不同的容器不同的材料这一阶段的形状与长短不同。80第六章 化工容器设计技术进展p216 变形强化是本阶段主要特征。强化的变化率逐渐降低，到达C点时这两种影响相等，达到“塑性失稳”状态，承载能力达到最大即将爆破，容器已充分膨胀。(3)变形强化阶段 BC段塑性变形不断强化，容器承载能力不断提高。又因体积膨胀使壁厚不断减薄，承载能力下降。两者中强化影响大于减薄影响，强化提高承载能力的行为变成主要的。81第六章 化工容器设计技术进展p216 正常的韧性爆破的容器，体积膨胀量(即进液量)在容器体积的10以上，这一量值越高，表示容器的韧性越好，在设计压力下越是安全。(4)爆破阶段 在CD段是减薄的影响大于强化的影响，容器的承载能力随着容器的大量膨胀而明显下降，壁厚迅速减薄，直至D点而爆裂。C点所对应的内压力即为爆破压力。8289容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。由压力载荷引起的应力第六章 化工容器设计技术进展(1)由压力载荷引起的应力 是指由内外介质均布压力载荷在回转壳体中产生的应力。可依靠外载荷与内力的平衡关系求解。在薄壁壳体中这种应力即为沿壁厚均匀分布的薄膜应力，并在容器的总体范围内存在。厚壁容器中的应力是沿壁厚呈非线性分布状态，可以分解为均布分量和非均布分量。p2248389容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。由压力载荷引起的应力第六章 化工容器设计技术进展由机械载荷引起的应力(2)由机械载荷引起的应力 指压力以外的其他机械载荷(如重力、支座反力、管道的推力)产生的应力。虽求解复杂，但符合外载荷与内力平衡关系。往往仅存在于容器的局部，可称为局部应力。但风载与地震载荷作用范围不是局部的，而且与时间有关，作为静载荷处理时遍及容器整体，是非均布非轴对称的载荷。8489容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章 化工容器设计技术进展 (3)由不连续效应引起的不连续应力 以下三种情况均会产生不连续应力：几何不连续(如曲率半径有突变)；载荷不连续；材质不连续。例如夹套反应釜内筒在与夹套焊接的地方同时存在几何不连续与载荷不连续(实际上还有轴向温度的不连续)。请注意，结构不连续应力不是由压力载荷直接引起的，而是由结构的变形协调引起的，在壳体上的分布范围较大，称为总体不连续应力。沿壁厚的分布有的是线性分布有的也呈均布的。由不连续效应引起的应力8589容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。由不连续效应引起的应力由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章 化工容器设计技术进展(4)由温差产生的热应力 由于壳壁温度沿经向(轴向)或径向(厚度方向)存在温差，引起热膨胀差，通过变形约束与协调便产生应力，这就是温差应力或称热应力。其“载荷”是温差，温差表明该类载荷的强弱，称为热载荷，以区别于机械载荷。热应力在壳体上的分布取决于温差在壳体上的作用范围，有的属于总体范围，有的是局部范围。温差应力沿壁厚方向的分布可能是线性的或非线性的，有些则可能是均布的。由温差产生的热应力8689容器中产生应力的原因是什么？(1)_；(2)_；(3)_；(4)_；(5)_。由温差产生的热应力由不连续效应引起的应力由压力载荷引起的应力由机械载荷引起的应力第六章 化工容器设计技术进展(5)由应力集中引起的集中应力 容器上的开孔边缘、接管根部、小圆角过渡处因应力集中而形成的集中应力，其峰值可能比基本应力高出数倍。数值虽大，但分布范围很小。应力集中问题的求解一般不涉及壳体中性面的总体不连续问题，主要是局部结构不连续问题，依靠弹性力学方法求解。但实际很难求得理论的弹性解，常用实验方法测定或采用数值解求得。由应力集中引起的集中应力87 (3)由不连续效应引起的不连续应力 以下三种情况均会产生不连续应力：几何不连续(如曲率半径有突变)；载荷不连续；材质不连续。90不连续效应引起的不连续应力有三种情况 (1)_；(2)_；(3)_。几何不连续载荷不连续材质不连续第六章 化工容器设计技术进展p2248891应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_；(2)_；(3)_。一次应力第六章 化工容器设计技术进展 应力分类法将容器中的应力分为三大类：一次应力；二次应力；峰值应力。(一)一次应力P(Primary stress)一次应力P也称基本应力，是平衡压力和其他机械载荷所必需的法向应力或剪应力，可由外载荷的平衡关系求得，一次应力随外载荷的增加而增加。对于理想塑性材料，载荷达到极限状态时即使载荷不再增加，仍会产生不可限制的塑性流动，直至破坏，这就是一次应力的“非自限性”特征。p226 89 (二)二次应力Q(Secondary stress)二次应力Q是指由相邻部件的中面约束或结构的自身约束所引起的法向应力或切应力，基本特征是具有自限性。筒体与端盖的连接部位存在“相邻部件”的约束，厚壁容器内外壁存在温差时就形成“自身约束”。二次应力不是由外载荷直接产生的，即不是为平衡外载所必需的，而是受载时在协调变形中产生的。当约束部位发生局部的屈服和小量的塑性流动会使变形得到协调，产生这种应力的原因(变形差)便得到满足与缓和。亦即应力和变形也受到结构自身的抑制而不发展，这就是自限性。91应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_；(2)_；(3)_。一次应力第六章 化工容器设计技术进展二次应力90 (三)峰值应力F(Peakstress)峰值应力F是由局部结构不连续（中面以外各点不连续）和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。峰值应力最主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形。其有害性仅可能引起疲劳裂纹或脆性断裂。91应力分类法将容器中的应力分为三大类：(1)_；(2)_；(3)_。一次应力第六章 化工容器设计技术进展二次应力峰值应力91一次总体薄膜应力Pm92一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_(3)_ 一次应力可再分为如下三种：1一次总体薄膜应力Pm(General primary membrane stress)这是指在容器总体范围内存在的一次薄膜应力，在达到极限状态的塑性流动过程中不会发生重新分布。沿壁厚(截面)均匀分布的法向应力即薄膜应力，或者沿壁厚截面法向应力的平均值。第六章 化工容器设计技术进展 一次总体薄膜应力的实例有：圆筒壳体及任何回转壳体的封头在远离结构不连续部位由压力引起的薄膜应力、厚壁圆筒由内压产生的轴向应力以及周向应力沿壁厚的平均值。9292一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_(3)_一次总体薄膜应力Pm第六章 化工容器设计技术进展 2一次弯曲应力Pb(Primary bending stress)由内压或其他机械载荷作用产生的沿壁厚成线性分布的法向应力。例如平板封头远离结构不连续区的中央部位在压力作用下产生的弯曲应力。一次弯曲应力与一次总体薄膜应力的不同之处仅在于沿壁厚的分布是线性的而不是均布的。对受弯的板，当两个表面的应力达到屈服强度时，内部材料仍处于弹性状态，可以继续承载，此时应力沿壁厚的分布将重新调整。因此这种应力不像总体薄膜应力那样容易使壳体失效，允许有较高的许用应力。对一次弯曲应力可以用极限分析方法作强度校核。一次弯曲应力Pb9392一次应力又可以分为如下三种：(1)_；(2)_(3)_一次总体薄膜应力Pm第六章 化工容器设计技术进展 3一次局部薄膜应力PL(Primary local membrane stress)指由内压或其他机械载荷在结构不连续区产生的薄膜应力(一次的)和总体结构不连续产生的薄膜应力(二次的)的统称，从保守考虑将此种应力划为一次局部薄膜应力。例如圆筒中由压力产生的薄膜应力在远离不连续区的地方称一次总体薄膜应力(Pm)，而在不连续区则称为一次局部薄膜应力(PL)。又如由总体不连续效应在壳体的边缘区域产生的周向薄膜应力，虽然具有二次应力的性质，但从方便和稳妥考虑仍保守地视为一次性质应力。永久性支座或接管给予壳体的局部力与力矩而产生的薄膜应力也是一次局部薄膜应力。一次弯曲应力Pb一次局部薄膜应力PLp22694(二)二次应力Q(Secondary stress)二次应力Q是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的法向应力或切应力，基本特征是具有自限性。93二次应力的特点是具有 _性。自限性第六章 化工容器设计技术进展p22695(三)峰值应力F(Peakstress)峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。峰值应力最主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形。其有害性仅是可能引起疲劳裂纹或脆性断裂。94峰值应力的特点是_ _具有高度的 _性。叠加到一次加二次应力之上局部性第六章 化工容器设计技术进展的应力增量p22796峰值应力F是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量。p227p229第六章 化工容器设计技术进展95峰值应力是不是最大应力？9796请指出各部分的应力分类第六章 化工容器设计技术进展(1)部位A 属远离结构不连续区域，受内压及径向温差载荷。由内压产生的应力分两种情况：当筒体尚属薄壁容器时其应力为一次总体薄膜应力(Pm)；当属厚壁容器时，内外壁应力的平均值为一次总体薄膜应力(Pm)，而沿壁厚的应力梯度划为二次应力(Q)。线性与非线性间的差值，应分类为峰值应力F。p2299896请指出各部分的应力分类第六章 化工容器设计技术进展(2)部位B 包括Bl,B2及B3几何不连续处，有内压产生的应力，处于不连续区，该应力沿壁厚的平均值划为一次局部薄膜应力(PL)，应力沿壁厚的梯度为二次应力(Q)。总体不连续效应产生的弯曲应力也为二次应力(Q)，不连续效应的周向薄膜应力应偏保守地划为一次局部薄膜应力(PL)。由径向温差产生的温差应力如部位A，作线性化处理后分为二次应力和峰值应力(Q+F)。Bl,B2和B3各部位的应力分类为PL+Q+F)。p2299996请指出各部分的应力分类第六章 化工容器设计技术进展(3)部位C 既有内压在球壳与接管中产生的应力(PL+Q)；也有球壳与接管总体不连续效应应力(PL+Q)；还有因径向温差产生的温差应力(Q+F)；再有因小圆角(局部不连续)应力集中产生的峰值应力(F)。总计应为PL+Q+F)。由于部位C未涉及管端的外加弯矩，管子横截面中的一次弯曲应力Pb便不存在。又由于部位C为拐角处，内压引起的薄膜应力不应划分总体薄膜应力Pm，应分类为一次局部薄膜应力PL。p22910097设计应力强度的定义是：_。p230材料的短时拉伸性能除以相应的安全系数第六章 化工容器设计技术进展设计应力强度设计应力强度10198设计应力强度的安全系数：（）对常温下最低抗拉强度b为：（）对常温下最低抗拉强度y为：（）对设计温度下最低抗拉强度yt为：（）(A)3.0，1.5，1.5；(B)2.6，1.5，1.5 (C)4.0，2.0，2.0；(D)2.0，1.5，1.5 材 料碳素钢,低合金钢奥氏体不锈钢nb=2.6nb=2.6常温下抗拉强度 b常温下屈服强度 y高温下屈服强度 ytny=1.5ny=1.5ny=1.5ny=1.5设计应力强度极限的安全系数B2.61.51.5第六章 化工容器设计技术进展102 一次总体薄膜应力(Pm)在容器内呈总体分布，无自限性，只要一点屈服即意味着整个截面以至总体范围屈服并引起显著的总体变形。因此应与规则设计一样采用弹性失效设计准则，即以设计应力强度Sm作为一次总体薄膜应力强度的限制条件：PmSm 99请写出各类组合应力的应力强度限制条件：Pm _ Sm；PL _ Sm；PL+Pb _ Sm；PL+Pb+Q _Sm PL+Pb+Q+F _ Sa；1第六章 化工容器设计技术进展p231103 一次局部薄膜应力(PL)，有一次应力成分(总体不连续区内由压力直接引起的薄膜应力)也有二次应力成分(不连续效应引起的周向薄膜