4.3.2圓筒設(shè)計(jì)(外壓)

1、4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)方法工程設(shè)計(jì)方法主要內(nèi)容主要內(nèi)容加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定圓筒軸向許用應(yīng)力的確定圓筒軸向許用應(yīng)力的確定圖算法原理圖算法原理難點(diǎn)難點(diǎn)重重點(diǎn)點(diǎn)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)pppabc 受受周向周向均勻外壓均勻外壓薄壁薄壁回轉(zhuǎn)殼體的回轉(zhuǎn)殼體的彈性失穩(wěn)彈性失穩(wěn)問題問題臨界壓力臨界壓力失穩(wěn)現(xiàn)象失穩(wěn)現(xiàn)象外載荷達(dá)到某一臨界值，發(fā)生徑向撓曲，并迅速外載荷達(dá)到某一臨界值，發(fā)生徑向撓曲，并迅速增加，沿周向出現(xiàn)增加，沿周向出現(xiàn)壓扁或波紋壓扁或波紋。殼體失穩(wěn)時(shí)所承受的相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，殼體失穩(wěn)時(shí)所承受的

2、相應(yīng)壓力，稱為臨界壓力，用用Pcr表示。表示。4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒分成三類：外壓圓筒分成三類：長圓筒長圓筒兩端的邊界影響可以忽略，壓癟時(shí)波數(shù)兩端的邊界影響可以忽略，壓癟時(shí)波數(shù) n=2 ，臨，臨界壓力界壓力Pcr僅與僅與t / Do有關(guān)，而與有關(guān)，而與L/Do無關(guān)。無關(guān)。短圓筒短圓筒兩端的邊界影響顯著，壓癟時(shí)波數(shù)為兩端的邊界影響顯著，壓癟時(shí)波數(shù)為 n2 的正整的正整數(shù)，數(shù)， Pcr不僅與不僅與t / Do有關(guān)，而且與有關(guān)，而且與L/Do有關(guān)。有關(guān)。剛性圓筒剛性圓筒這種殼體的這種殼體的L/Do較小，而較小，而t / Do較大，故剛

3、性較好。較大，故剛性較好。其破壞原因是由于器壁內(nèi)的應(yīng)力超過了材料屈極其破壞原因是由于器壁內(nèi)的應(yīng)力超過了材料屈極限所致。計(jì)算時(shí)，只要滿足強(qiáng)度要求即可。限所致。計(jì)算時(shí)，只要滿足強(qiáng)度要求即可。4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)長長圓筒臨界壓力：圓筒臨界壓力：32 . 2ocrDtEptDLDEtpOOcr259. 2（2-97）（2-92）短短圓筒臨界壓力：圓筒臨界壓力：臨界長度臨界長度Lcr ：tDDLoocr17. 1（2-98）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)解析法解析法圖算法圖算法一、解析法求取外壓

4、容器許用壓力一、解析法求取外壓容器許用壓力 假設(shè)筒體的名義厚度假設(shè)筒體的名義厚度n；計(jì)算有效厚度計(jì)算有效厚度e；求出臨界長度求出臨界長度Lcr，將圓筒的外壓計(jì)算長度，將圓筒的外壓計(jì)算長度L與與Lcr進(jìn)行進(jìn)行 比較，判斷圓筒屬于長圓筒還是短圓筒；比較，判斷圓筒屬于長圓筒還是短圓筒；4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)比較設(shè)計(jì)壓力比較設(shè)計(jì)壓力 p 和和 p 的大小。若的大小。若pp且較為接近，且較為接近， 則假設(shè)的名義厚度則假設(shè)的名義厚度n符合要求；否則應(yīng)重新假設(shè)符合要求；否則應(yīng)重新假設(shè)n， 重復(fù)以上步驟，直到滿足要求為止。重復(fù)以上步驟，直到滿足要求為止。特點(diǎn)：反復(fù)試算特點(diǎn)：反復(fù)試算4.3.2

5、.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)選取合適的穩(wěn)定性安全系數(shù)選取合適的穩(wěn)定性安全系數(shù)m，計(jì)算許用外壓，計(jì)算許用外壓p=mpcr根據(jù)圓筒類型，選用相應(yīng)公式計(jì)算臨界壓力根據(jù)圓筒類型，選用相應(yīng)公式計(jì)算臨界壓力 Pcr；解析法求取解析法求取外壓容器許外壓容器許用壓力用壓力4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)假設(shè)：圓筒僅受徑向均勻外壓，而不受軸向外壓，與圓環(huán)一假設(shè)：圓筒僅受徑向均勻外壓，而不受軸向外壓，與圓環(huán)一 樣處于單向（周向）應(yīng)力狀態(tài)。樣處于單向（周向）應(yīng)力狀態(tài)。 厚度厚度 t 改為有效改為有效厚度厚度e，得：，得：32 . 2ocrDtEptDLDEtpOOcr259. 2二、圖算法原理（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采

6、用）二、圖算法原理（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采用）將式將式（2-92）（2-97）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)難點(diǎn)難點(diǎn)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)3)(2 . 2oecrDEp長長圓筒臨界壓力圓筒臨界壓力5 . 05 . 2)(45. 0)(59. 2oeooecrDDLDEp =短短圓筒臨界壓力圓筒臨界壓力4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（4-21） 不論長圓筒或短圓筒，失穩(wěn)不論長圓筒或短圓筒，失穩(wěn)時(shí)周向應(yīng)變（按單向應(yīng)力時(shí)時(shí)周向應(yīng)變（按單向應(yīng)力時(shí)的虎克定律）

7、為：的虎克定律）為：eocrcrcrE2DpE為避開材料的彈性模量為避開材料的彈性模量E（塑性狀態(tài)為變（塑性狀態(tài)為變量），采用應(yīng)變表征失穩(wěn)時(shí)的特征。量），采用應(yīng)變表征失穩(wěn)時(shí)的特征。eocrcrDp2圓筒在圓筒在Pcr作用下，作用下，產(chǎn)生的周向應(yīng)力產(chǎn)生的周向應(yīng)力二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）代入長圓代入長圓筒、短圓筒、短圓筒臨界壓筒臨界壓力公式力公式4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) 20)(1 . 1ecrD將長、短圓筒的將長、短圓筒的Pcr公式分別代入應(yīng)變式中，得公式分別代入應(yīng)變式中，得長圓筒長圓筒 （4-22）5 . 15 . 0)()(45. 03 . 1eoeoocrD

8、DDL短圓筒短圓筒 （4-23）)/D,D/L(feoocr（4-24）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（1）幾何參數(shù)計(jì)算圖：）幾何參數(shù)計(jì)算圖： L/DoDo/eA 關(guān)系曲線關(guān)系曲線4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)與材料彈性模量與材料彈性模量E無關(guān)，對任何材料無關(guān)，對任何材料的筒體都適用的筒體都適用令令 ， 以以A作為橫坐標(biāo)，作為橫坐標(biāo)，L/Do作為縱坐標(biāo)，作為縱坐標(biāo)， Do/e作為參量繪成曲線；見圖作為參量繪成曲線；見圖4-6長圓筒長圓筒與縱坐標(biāo)平行的直線簇，失穩(wěn)時(shí)與縱坐標(biāo)平行的直線簇，失穩(wěn)時(shí) 周

9、向應(yīng)變周向應(yīng)變A與與L/Do無關(guān)；無關(guān)；短圓筒短圓筒斜平行線簇，失穩(wěn)時(shí)斜平行線簇，失穩(wěn)時(shí)A與與 L/Do、Do/e 都有關(guān)。都有關(guān)。A=cr注注意意二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)圖圖4-6 外壓或軸向外壓或軸向受壓圓筒和受壓圓筒和管子管子幾何參幾何參數(shù)計(jì)算圖數(shù)計(jì)算圖（用于所有（用于所有材料）材料）cr特點(diǎn)特點(diǎn)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（2）厚度計(jì)算圖（不同材料）：）厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線關(guān)系曲線 已知已知 L/Do，Do/e查查幾何算圖幾何算圖周向應(yīng)變周向應(yīng)變A（橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)）

10、找出找出APcr 的關(guān)系（類似于的關(guān)系（類似于crcr）判定筒體在操作外壓力下是否安全判定筒體在操作外壓力下是否安全（圖（圖4-6）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)臨界壓力臨界壓力Pcr，穩(wěn)定性安全系數(shù)，穩(wěn)定性安全系數(shù)m，許用外壓力，許用外壓力p，故故 pcr=mp代入式（代入式（4-21）整理得：）整理得：eocrcrcrE2DpE（4-21） eocrE2DpmcreoEmpD2（2）厚度計(jì)算圖（不同材料）：）厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線（續(xù)）關(guān)系曲線（續(xù)） 令令 B= e0pD二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）4.3.2.4

11、外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（4-25）crcrcr3232Em2EBGB150， ASME -1 均取均取m=3，代入上式得：，代入上式得：建立建立B與與A的關(guān)系圖的關(guān)系圖cr crAB（2）厚度計(jì)算圖（不同材料）：）厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線（續(xù)）關(guān)系曲線（續(xù)） 二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（2）厚度計(jì)算圖（不同材料）：）厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線（續(xù)）關(guān)系曲線（續(xù)） 若利用材料單向拉伸應(yīng)力若利用材料單向拉伸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系對于鋼材（不計(jì)對

12、于鋼材（不計(jì)Bauschinger效應(yīng)效應(yīng)） ，拉伸曲線與壓縮曲線，拉伸曲線與壓縮曲線大致相同，將縱坐標(biāo)乘以大致相同，將縱坐標(biāo)乘以 2/3，即可作出，即可作出B與與A的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）以以A A和和B B為坐標(biāo)軸得為坐標(biāo)軸得厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖（以（以為基礎(chǔ)）為基礎(chǔ)） ，圖圖4-74-7圖圖4-94-9 為幾種常用為幾種常用鋼材的厚度計(jì)算圖。鋼材的厚度計(jì)算圖。 溫度不同，曲線不同。溫度不同，曲線不同。4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)圖4-7 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖(屈服點(diǎn)s207MPa的碳素鋼

13、和0Cr13、1Cr13鋼)圖4-7 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖(屈服點(diǎn)s207MPa的碳素鋼和0Cr13、1Cr13鋼)二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）系數(shù)系數(shù)A=cr系數(shù)系數(shù)B/MPa4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）系數(shù)系數(shù)B/MPa系數(shù)系數(shù)A=cr4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)圖4-9 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖(0Cr18Ni9鋼)圖4-9 外壓圓筒、管子和球殼厚度計(jì)算圖(0Cr18Ni9鋼)二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）系數(shù)系數(shù)A=cr系數(shù)系數(shù)B/MPa4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) 直線部

14、分表示材料處于彈性，屬于彈性失穩(wěn)，直線部分表示材料處于彈性，屬于彈性失穩(wěn)， B與與A成成 正比，由正比，由A查查B時(shí)，若與曲線不相交（落在曲線左側(cè)），時(shí)，若與曲線不相交（落在曲線左側(cè)）， 則屬于彈性失穩(wěn)，則屬于彈性失穩(wěn)， EA32B ，求取，求取B。可由可由（2）厚度計(jì)算圖（不同材料）：）厚度計(jì)算圖（不同材料）：BA關(guān)系曲線（續(xù)）關(guān)系曲線（續(xù)） 二、圖算法原理（續(xù)）二、圖算法原理（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法三、工程設(shè)計(jì)方法4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)重點(diǎn)重點(diǎn)外壓圓筒外壓圓筒（Doe）薄壁圓筒（薄壁圓筒（Doe20）失穩(wěn)失穩(wěn)失穩(wěn)失穩(wěn)強(qiáng)度失效強(qiáng)度失效厚壁圓筒（厚壁圓筒（Doe20）Doe20

15、4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)1、Do/e20 薄壁筒體，穩(wěn)定性校核：薄壁筒體，穩(wěn)定性校核：a.假設(shè)名義厚度假設(shè)名義厚度n，令，令e=n-C，算出，算出L/Do和和Do/e；b.以以L/Do、Do/e值由圖值由圖4-6查取查取A值，若值，若L/Do值大于值大于50， 則用則用L/Do=50查取查取A值；值；4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) eoDBp eoDAEp32（4-26）（4-27）c. 由材料選由材料選厚度計(jì)算圖（圖厚度計(jì)算圖（圖4-7圖圖4-9）溫度對應(yīng)的溫度對應(yīng)的E線在線在圖上沒

16、有時(shí)，插值圖上沒有時(shí)，插值32AEB 系系 數(shù)數(shù) A設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度根根據(jù)據(jù)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）B與厚度圖與厚度圖有有交點(diǎn)交點(diǎn)與厚度圖與厚度圖無無交點(diǎn)交點(diǎn)A在材料線左方在材料線左方圖圖4-10 圖算法圖算法求解過程求解過程4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）幾何參數(shù)圖幾何參數(shù)圖厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖d. pcp且較接近且較接近假設(shè)的名義厚度假設(shè)的名義厚度n合理合理pcp假設(shè)假設(shè)n不合理不合理4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）4.3.2.

17、4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)d. pcp且較接近且較接近假設(shè)的名義厚度假設(shè)的名義厚度n合理合理pcp假設(shè)假設(shè)n不合理不合理4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）重設(shè)重設(shè)n，直到滿足直到滿足4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)但對但對Do/e4.0的筒體，應(yīng)按式（的筒體，應(yīng)按式（4-28）求）求A值。值。 2eo/D1 . 1A（4-28） 有交點(diǎn)，從圖中查有交點(diǎn)，從圖中查B值值EAB324.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）查查 B無交點(diǎn)無交點(diǎn)求取求取B值的計(jì)算步驟同值的計(jì)算步驟同Do/e20的薄壁

18、筒體；的薄壁筒體；4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) )/D11 (/D2peoeoo為滿足為滿足強(qiáng)度強(qiáng)度，厚壁圓筒許用外壓力應(yīng)不低于式（，厚壁圓筒許用外壓力應(yīng)不低于式（4-30）值）值（4-30）防止圓筒體的失穩(wěn)和強(qiáng)度失效，厚壁筒體的許用外防止圓筒體的失穩(wěn)和強(qiáng)度失效，厚壁筒體的許用外壓力必須取式（壓力必須取式（4-29）和式（）和式（4-30）中的）中的較小值較小值。式中式中 o應(yīng)力，應(yīng)力， MPats9 . 0 t2 . 09 . 0 t2 min04.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）B)0625. 0/D25. 2(peo為滿足為滿足

19、穩(wěn)定性穩(wěn)定性，厚壁圓筒許用外壓力應(yīng)不低于式（，厚壁圓筒許用外壓力應(yīng)不低于式（4-29）值）值（4-29）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)解題思路小結(jié)：解題思路小結(jié)：設(shè)設(shè)n，由，由L/Do、Do/e幾何算圖幾何算圖ABPcr厚度計(jì)算圖厚度計(jì)算圖cr三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）三、工程設(shè)計(jì)方法（續(xù)）與曲線相交、不相交與曲線相交、不相交n是否合理是否合理4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（1）假設(shè)）假設(shè)n，令，令e=n-C，按式（，按式（4-31）計(jì)算系數(shù)）計(jì)算系數(shù)A四、圓筒體軸向許用壓應(yīng)力的確定四、圓筒體軸向許用壓應(yīng)力的確定ei/R094. 0A（4

20、-31） （2）選用相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖）選用相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖查取查取B，此，此B值即為值即為cr。 若若A值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則表明筒體屬于值落在設(shè)計(jì)溫度下材料線的左方，則表明筒體屬于 彈性失穩(wěn)，可直接由式（彈性失穩(wěn)，可直接由式（4-32）計(jì)算）計(jì)算。EA32B （4-32）設(shè)筒體最大許用壓應(yīng)力設(shè)筒體最大許用壓應(yīng)力cr=B，求系數(shù)，求系數(shù)B步驟如下：步驟如下：4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力P穩(wěn)定性安全系數(shù)穩(wěn)定性安全系數(shù) m外壓計(jì)算長度外壓計(jì)算長度L等等4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4

21、.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)定義與內(nèi)壓容器相同，取值方法不同。定義與內(nèi)壓容器相同，取值方法不同。外壓容器設(shè)外壓容器設(shè)計(jì)壓力：計(jì)壓力：考考慮正常工作慮正常工作情況下可能情況下可能出現(xiàn)的最大出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓力差；內(nèi)外壓力差；真空容器設(shè)計(jì)壓力：真空容器設(shè)計(jì)壓力：按按承受外壓考慮，當(dāng)裝有承受外壓考慮，當(dāng)裝有安全控制裝置時(shí)（如真安全控制裝置時(shí)（如真空泄放閥），設(shè)計(jì)壓力空泄放閥），設(shè)計(jì)壓力取取1.25倍倍最大內(nèi)外壓力最大內(nèi)外壓力差或差或0.1 MPa兩者中的兩者中的較小值；當(dāng)無安全控制較小值；當(dāng)無安全控制裝置時(shí)，裝置時(shí)，取取0.1MPa。帶夾套容器帶夾套容器:考慮可能出現(xiàn)考慮可能出現(xiàn)最大壓差最大

22、壓差的危的危險(xiǎn)工況，如內(nèi)險(xiǎn)工況，如內(nèi)壓容器突然泄壓容器突然泄壓而夾套內(nèi)仍壓而夾套內(nèi)仍有壓力時(shí)所產(chǎn)有壓力時(shí)所產(chǎn)生的最大壓差。生的最大壓差。（1）設(shè)計(jì)壓力）設(shè)計(jì)壓力P 4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（2）穩(wěn)定性安全系數(shù)）穩(wěn)定性安全系數(shù)m 由于長、短圓筒的臨界壓力計(jì)算公式，是按理想由于長、短圓筒的臨界壓力計(jì)算公式，是按理想的無初始不圓度求得的。實(shí)際上，圓筒在經(jīng)歷成型、的無初始不圓度求得的。實(shí)際上，圓筒在經(jīng)歷成型、焊接或焊后熱處理后存在各種原始缺陷，如幾何形狀焊接或焊后熱處理后存在各種原始缺陷，如

23、幾何形狀和尺寸的偏差、材料性能不均勻性等，都會直接影響和尺寸的偏差、材料性能不均勻性等，都會直接影響臨界壓力計(jì)算值的準(zhǔn)確性；臨界壓力計(jì)算值的準(zhǔn)確性；受載可能不完全對稱，因而根據(jù)線性小撓度理論受載可能不完全對稱，因而根據(jù)線性小撓度理論得到的臨界壓力與試驗(yàn)結(jié)果有一定誤差。得到的臨界壓力與試驗(yàn)結(jié)果有一定誤差。原因原因:結(jié)論結(jié)論:為此，在計(jì)算許用設(shè)計(jì)外壓時(shí)，必須考慮一定的為此，在計(jì)算許用設(shè)計(jì)外壓時(shí)，必須考慮一定的穩(wěn)定性安全系數(shù)穩(wěn)定性安全系數(shù)m。五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）特殊要求：形狀偏差（取特殊要求：形狀偏差（取m3的同時(shí)）的同時(shí)）如如GB150規(guī)定，受外壓及真空的圓筒體

24、在同一斷面規(guī)定，受外壓及真空的圓筒體在同一斷面一定弦長范圍內(nèi)，實(shí)際形狀與真正圓形之間的正負(fù)一定弦長范圍內(nèi)，實(shí)際形狀與真正圓形之間的正負(fù)偏差不得超過一定值，具體規(guī)定可參見文獻(xiàn)偏差不得超過一定值，具體規(guī)定可參見文獻(xiàn)2。GB150規(guī)定：規(guī)定： 圓筒體，圓筒體，m 取取 3.0； 球殼，球殼， m 取取 14.52。4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)（3）外壓計(jì)算長度）外壓計(jì)算長度L 計(jì)算長度：筒體外部或內(nèi)部兩相鄰剛性構(gòu)件之間的最大距離。計(jì)算長度：筒體外部或內(nèi)部兩相鄰剛性構(gòu)件之間的最大距離。 剛性構(gòu)件

25、：封頭、法蘭、加強(qiáng)圈等。剛性構(gòu)件：封頭、法蘭、加強(qiáng)圈等。圖圖4-11為外壓計(jì)算為外壓計(jì)算長度取法示意圖長度取法示意圖取法：取法：4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）五、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定（續(xù)）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) hi/3hi/3hihiLLLLLLhi/3hihi/34.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)圖圖4-11 外壓圓筒外壓圓筒 的的計(jì)算長度計(jì)算長度(a)(b)(c)(d)(e)(f)將長圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有效地減小筒體將長圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有效地減小筒體厚度、提高筒體穩(wěn)定性。厚度、提高筒體穩(wěn)定性。六、加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算六、加

26、強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算目的目的加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)加強(qiáng)圈的間距加強(qiáng)圈的間距截面尺寸截面尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)當(dāng)圓筒的當(dāng)圓筒的e/Do已知，且計(jì)算外壓已知，且計(jì)算外壓pc值給定時(shí)，可由短圓值給定時(shí)，可由短圓 筒許用外壓力計(jì)算公式導(dǎo)出加強(qiáng)圈的最大間距，即筒許用外壓力計(jì)算公式導(dǎo)出加強(qiáng)圈的最大間距，即1.加強(qiáng)圈的間距加強(qiáng)圈的間距設(shè)置加強(qiáng)圈，必須使其屬于短圓筒才有實(shí)際作用。設(shè)置加強(qiáng)圈，必須使其屬于短圓筒才有實(shí)際作用。tDLDEt59. 2poo2cr5 . 2max)/(6 . 2eOcoDmpEDL（4-33） 結(jié)論：結(jié)論：4.3.

27、2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)由（由（4-33），加強(qiáng)圈數(shù)量增多，），加強(qiáng)圈數(shù)量增多，Lmax值減小，筒體厚度減??；值減小，筒體厚度減?。环粗?，筒體厚度須增加。反之，筒體厚度須增加。4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)2.加強(qiáng)圈截面尺寸的確定加強(qiáng)圈截面尺寸的確定方法思路方法思路目目 的的增強(qiáng)筒壁截面的抗彎曲能力增強(qiáng)筒壁截面的抗彎曲能力通過增加截面慣性矩通過增加截面慣性矩 I 來提高筒壁截面的抗來提高筒壁截面的抗彎曲能力，滿足彎曲能力，滿足 Is大于并接近大于并接近II保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩保持穩(wěn)定時(shí)加強(qiáng)圈和圓筒體組合段所需的最小慣性矩Is加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有

28、的組合慣性矩加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有的組合慣性矩4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)0esssspcr4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)圖圖4-12 每個(gè)加強(qiáng)圈每個(gè)加強(qiáng)圈 所承受的載荷所承受的載荷A9 .10)L/A(LDIsses2o（4-38）Ls從加強(qiáng)圈中心線到相臨兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離之和的一從加強(qiáng)圈中心線到相臨兩側(cè)加強(qiáng)圈中心線距離之和的一 半；若與凸型封頭相鄰，在長度中還應(yīng)計(jì)入封頭曲面深半；若與凸型封頭相鄰，在長度中還應(yīng)計(jì)入封頭曲面深 度的度的 1/3，mmAs單個(gè)加強(qiáng)圈的截面積，單個(gè)加強(qiáng)圈的截面積，mm2，手冊查得手冊查得A系數(shù)，按

29、下述方法求得系數(shù)，按下述方法求得4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)根據(jù)已知的根據(jù)已知的Pc、Do和選擇的和選擇的e、Ls，按下式計(jì)算當(dāng)量圓筒周向失按下式計(jì)算當(dāng)量圓筒周向失穩(wěn)時(shí)的穩(wěn)時(shí)的B值：值：sseocyocLADpDpB/（4-39）按相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖，由按相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖，由B 查查A。如果查圖時(shí)無交點(diǎn)，則如果查圖時(shí)無交點(diǎn)，則EBA23A帶入式帶入式4-38中，就得到中，就得到 I4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)A系數(shù)系數(shù)I2圓筒形殼體對其形心軸圓筒形殼體對其形心軸 的慣性矩的慣性矩As加強(qiáng)圈的截面積加強(qiáng)圈的截面積Ac圓筒有效寬

30、度內(nèi)的截面積，圓筒有效寬度內(nèi)的截面積，Ac=2beb圓筒有效寬度，圓筒有效寬度，b=0.55a1加強(qiáng)圈形心軸加強(qiáng)圈形心軸 至組合截面形心軸至組合截面形心軸 的距離的距離a2組合截面形心軸組合截面形心軸 至圓筒截面形心至圓筒截面形心 軸軸 的距離的距離加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有的組合慣性矩加強(qiáng)圈與當(dāng)量圓筒實(shí)際所具有的組合慣性矩Is：1x1x2x2xxx2a1abbn222210aAIaAIIcssI0加強(qiáng)圈對其形心軸加強(qiáng)圈對其形心軸 的慣性矩的慣性矩1x1x2x2xeD01x1xxxxx2x2x4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) a. 假設(shè)加強(qiáng)圈的個(gè)數(shù)與間距假設(shè)加強(qiáng)圈的個(gè)數(shù)與間距Ls（Ls

31、Lmax），選擇加強(qiáng)圈），選擇加強(qiáng)圈 尺寸（可按型鋼規(guī)格），計(jì)算或由手冊查得尺寸（可按型鋼規(guī)格），計(jì)算或由手冊查得As，并計(jì)算，并計(jì)算加強(qiáng)圈與有效筒體實(shí)際所具有的組合慣性矩加強(qiáng)圈與有效筒體實(shí)際所具有的組合慣性矩Is；計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：b. 根據(jù)已知的根據(jù)已知的pc、Do和選擇的和選擇的e、Ls，按下式計(jì)算當(dāng)量厚，按下式計(jì)算當(dāng)量厚 度筒體周向失穩(wěn)時(shí)的度筒體周向失穩(wěn)時(shí)的B值，值， sseocyocLADpDpB/（4-39）4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì)4.3.2.4 外壓圓筒設(shè)計(jì)外壓圓筒設(shè)計(jì) c. 按相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖，由按相應(yīng)材料的厚度計(jì)算圖，由B值查取值查取A值（若查值（若查 圖時(shí)無交圖時(shí)無交 點(diǎn)，則按點(diǎn)，則按A= 計(jì)算）計(jì)算）E2B3e. 比較比較Is和和I，若，若Is大于并接近大于并接近I，則滿足要求，否則應(yīng)重新選，則滿足要求，否則應(yīng)重新