外壓圓筒與封頭的設計學習教案

1、會計學1外壓圓筒與封頭的設計外壓圓筒與封頭的設計(shj)第一頁，共17頁。2022-6-255.1.1外壓容器(rngq)的失穩(wěn)1.外壓容器(rngq)：殼體外部壓力大于殼體內(nèi)部壓力的容器(rngq)實例：減壓實例：減壓(jin y)精餾塔、真空冷凝器精餾塔、真空冷凝器、夾套反應釜等、夾套反應釜等第1頁/共17頁第二頁，共17頁。2022-6-252、外壓薄壁容器的受力形式： 內(nèi)壓薄壁圓筒：拉應力， 即m= PD/4，= PD/2。 外壓薄壁圓筒：壓應力， 失效形式： 內(nèi)壓容器：強度(qingd)破壞； 外壓容器：很少因為強度(qingd)不足發(fā)生破壞，常常是因為剛度不足而發(fā)生失穩(wěn)。第2頁/

2、共17頁第三頁，共17頁。2022-6-253、失穩(wěn)及其實質 失穩(wěn)：承受外壓載荷(zi h)的殼體，當外壓載荷(zi h)增大到某一數(shù)值時，殼體會突然失去原來的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋，載荷(zi h)卸除后，殼體不能恢復原狀，這種現(xiàn)象稱為外壓殼體的失穩(wěn)。第3頁/共17頁第四頁，共17頁。2022-6-25 5.1.2容器失穩(wěn)型式的分類(fn li)1、側向失穩(wěn) 容器由均勻(jnyn)側向外壓引起的失穩(wěn)，叫側向失穩(wěn)，特點是失穩(wěn)時，殼體橫斷面由原來的圓形變?yōu)椴ㄐ?，波?shù)可以是兩個、三個、四個，如圖所示第4頁/共17頁第五頁，共17頁。2022-6-25 2、軸向失穩(wěn) 容器(rngq)承受軸向外壓，失

3、穩(wěn)后，仍然 具有圓形的橫截面，母線產(chǎn)生了波形。第5頁/共17頁第六頁，共17頁。2022-6-255.2.1臨界壓力的概念 臨界壓力：導致筒體失穩(wěn)的最小壓力。以Pcr表示(biosh)。5.2.2影響臨界壓力的因素1、筒體幾何尺寸的影響 主要考慮筒體的L/D和/D。 第6頁/共17頁第七頁，共17頁。2022-6-25實驗序號實驗序號筒徑筒徑/mm/mm筒長筒長/mm/mm筒體中間有筒體中間有無加強圈無加強圈壁厚壁厚/mm/mm失穩(wěn)時的真失穩(wěn)時的真空度空度/mm/mm水水柱柱失穩(wěn)時的波失穩(wěn)時的波形數(shù)形數(shù)/ /個個9090175175無無0.510.515005004 49090175175無無

4、0.30.33003004 49090350350無無0.30.31201201501503 390903503501 1個個0.30.33003004 4比較比較(bjio)(bjio)和，和，L/DL/D相同時，相同時，/D/D越大，臨界壓力越高；越大，臨界壓力越高；比較比較(bjio)(bjio)和，和， /D /D相同時，相同時，L/DL/D越小，臨界壓力越高；越小，臨界壓力越高；比較比較(bjio)(bjio)和，和， /D /D，L/DL/D相同時，有加強圈的，臨界壓力高。相同時，有加強圈的，臨界壓力高。第7頁/共17頁第八頁，共17頁。2022-6-25第8頁/共17頁第九頁，共

5、17頁。2022-6-25第9頁/共17頁第十頁，共17頁。2022-6-253、筒體橢圓度和材料不均勻性的影響（1）穩(wěn)定性的破壞并不是由于殼體存在橢圓度或材料不均勻而引起的。無論殼體的形狀多么精確，材料多么均勻，當外壓力達到一定(ydng)數(shù)值時也會失穩(wěn)。（2）但是殼體的橢圓度與材料的不均勻性能使其臨界壓力的數(shù)值降低，使失穩(wěn)提前發(fā)生。橢圓度：e = （Dmax - Dmin）/DN，此處Dmax及Dmin分別為筒體同一橫截面上的最大及最小內(nèi)直徑，DN為圓筒的公稱直徑。第10頁/共17頁第十一頁，共17頁。2022-6-255.2.3長圓筒、短圓筒、鋼性圓筒相對幾何尺寸相對幾何尺寸 兩端邊界影

6、響兩端邊界影響臨界壓力臨界壓力 失穩(wěn)波形數(shù)失穩(wěn)波形數(shù) 長圓筒長圓筒L/D0較大較大 忽略忽略只與只與e/D0有有關，與關，與L/D0無關無關 2 2短圓筒短圓筒 L/D0較小較小 顯著顯著與與e/D0有關，與有關，與L/D0有關有關 大于大于2 2的整的整數(shù)數(shù)剛性圓剛性圓筒筒L/D0較小較小e/D0較大較大不失穩(wěn)不失穩(wěn)第11頁/共17頁第十二頁，共17頁。2022-6-255.2臨界壓力 長圓筒的臨界壓力與長度長圓筒的臨界壓力與長度(chngd)無關，僅與圓筒厚與直徑無關，僅與圓筒厚與直徑的比值有關。的比值有關。1. 長圓筒臨界壓力長圓筒臨界壓力：2. 短圓筒臨界壓力：短圓筒臨界壓力：e：筒體

7、的有效：筒體的有效(yuxio)壁厚，壁厚，mm； D0：筒體的外直徑，：筒體的外直徑，mm； L ： 筒體的計算長度，筒體的計算長度，mm。 短圓筒的臨界壓力隨筒體計算長度增加短圓筒的臨界壓力隨筒體計算長度增加(zngji)而減小。而減小。302 . 2DEPetcr5 . 200/59. 2DLDEPetcr第12頁/共17頁第十三頁，共17頁。2022-6-252 tewiepD 第13頁/共17頁第十四頁，共17頁。2022-6-255.2.5臨界長度1、臨界長度 劃分長、短和剛性圓筒之間的一個長度標準。外壓圓筒是長圓筒還是短圓筒，可根據(jù)臨界長度Lcr來判定。2、Lcr和Lcr/ 當圓

8、筒處于臨界長度Lcr時，用長圓筒公式計算(j sun)所得的臨界壓力值Pcr和用短圓筒公式計算(j sun)的臨界壓力值Pcr/應相等，即32.50/2.22.59/eottecrcroDpEpEDL DecrDDL0017. 1第14頁/共17頁第十五頁，共17頁。2022-6-255.2臨界壓力 計算長度LLcr時，圓筒為長圓筒計算長度LLcr時，圓筒為短圓筒 同理，當圓筒處于臨界長度Lcr時，用短圓筒公式(gngsh)計算所得的臨界壓力值Lcr和用剛性圓筒公式(gngsh)計算的最大允許工作壓力值Pw應相等，此時求出的L即為Lcr 。3、長圓筒、短圓筒和剛性圓筒的定量描述 若某圓筒的計算長度為L，則： LLcr， 屬于長圓筒； Lcr LLcr， 屬于短圓筒； L Lcr ， 屬于剛性圓筒。第15頁/共17頁第十六頁，共17頁。2022-6-25 外壓筒體計算長度外壓筒體計算長度L：指筒體上兩個剛性：指筒體上兩個剛性(n xn)構件如封頭、法蘭、加強圈之間的最大距離。構件如封頭、法蘭、加強圈之間的最大距離。 對于凸形端蓋：對于凸形端蓋：L=圓筒長封頭直邊