壓力容器設計的力學基礎課件

壓力容器設計的力學基礎壓力容器設計的力學基礎1壓力容器設計要解決的基本問題結構設計---主要由工藝過程決定同時要兼顧機械性能的要求材料選擇----滿足工作條件（壓力、溫度、介質）的要求并考慮經濟性能強度計算---強度、剛度及穩(wěn)定性壓力容器設計要解決的基本問題結構設計2強度條件承載結構最大應力的計算所用材料許用應力的確定強度條件承載結構最大應力的計算所用材料許用應力3壓力容器設計的力學基礎課件4剛度條件承載結構最大位移的計算許用值的確定剛度條件承載結構最大位移的計算許用值的確定5穩(wěn)定性條件穩(wěn)定性條件6承載結構最大應力的計算基本假設載荷－外力內力－應力－最大應力承載結構最大應力的計算基本假設7基本假設1、連續(xù)性假設認為物體的一切物理量，如應力、應變、位移等都是物體所占空間點的連續(xù)函數(shù)?；谶@一假設我們就可以用數(shù)學工具來分析線彈性力學問題。2、均勻性假設認為物體是由同一類型的均勻固體材料組成，其各部分的物理性質是相同的?；谶@一假設我們就可以從研究體中取出任一單元來分析?；炯僭O1、連續(xù)性假設8基本假設3、各向同性假設

認為物體在各方向具有相同的物理性質，物體的彈性常數(shù)不隨坐標方向的改變而變化。4、小變形假設

認為物體在外力或其他外部作用的影響下，物體所產生的變形與其本身的幾何尺寸相比屬于高階小量，可以不考慮因變形而引起的尺寸變化。基本假設3、各向同性假設9外力作用在物體上的外力分體力Fb和面力Fs兩種。體力是作用在物體微粒體積上的力，也稱為質量力，如重力、慣性力、電磁力等。其定義式為：微小體積ΔV的體力矢量為ΔFb，體力矢量Fb的方向是ΔV內的體力的極限方向；體力的單位為N/m3外力作用在物體上的外力分體力Fb和面力Fs兩種。微小體積Δ10

面力是指作用于彈性體表面上的外力，例如流體壓力和接觸力等。其定義式為：氣體壓力，液柱靜壓力微小面積ΔS上的面力矢量為ΔFs，面力矢量Fs的方向是ΔS上的面力的極限方向；面力的單位為N/m2面力是指作用于彈性體表面上的外力，例如流體壓力和接觸力等11內力與應力內力彈性體受外力作用時，其內部因外力而引起的力，稱為內力，該內力總是試圖抵抗外力，并不外力相平衡。在彈性范圍內，內力隨外力增大而增大。對于桿件、簡單的板殼，內力可由材料力學的截面法求得。內力與應力內力12NxYP基于材料力學截面法可以求解的問題拉壓、彎曲、扭轉、內壓薄壁圓筒、內壓薄壁球殼NxYP基于材料力學截面法可以求解的問題拉壓、彎曲、扭轉、內13壓力容器設計的力學基礎課件14壓力容器設計的力學基礎課件15壓力容器設計的力學基礎課件16內力與應力內力與應力17壓力容器設計的力學基礎課件18壓力容器設計的力學基礎課件19對于單軸拉伸對于單軸拉伸20彎曲彎曲21壓力容器設計的力學基礎課件22剪切剪切23扭轉扭轉24內壓薄壁圓筒內壓薄壁圓筒25基于彈性力學的板殼理論可以解決的問題筒體球殼錐形封頭凸形封頭平板封頭-----圓平板理論厚壁圓筒邊緣應力回轉殼體的無力矩理論－－薄膜應力回轉殼體的有力矩理論基于彈性力學的板殼理論可以解決的問題筒體厚壁圓筒回轉殼體的無26不連續(xù)區(qū)－－總體結構不連續(xù)，局部結構不連續(xù)區(qū)不連續(xù)區(qū)－－總體結構不連續(xù)，局部結構不連續(xù)區(qū)27強度理論一點處的應力狀態(tài)強度理論強度理論一點處的應力狀態(tài)28一點處的應力狀態(tài)兩向應力狀態(tài)一點處的應力狀態(tài)兩向應力狀態(tài)29壓力容器設計的力學基礎課件30壓力容器設計的力學基礎課件31三向應力狀態(tài)三向應力狀態(tài)32壓力容器設計的力學基礎課件33強度理論強度理論34壓力容器設計的力學基礎課件35壓力容器設計的力學基礎課件36壓力容器設計的力學基礎課件37壓力容器設計的力學基礎課件38VAS:sp3ANSYS:sintVAS:sp339VAS:sp4ANSYS:seqvVAS:sp440壓力容器設計的力學基礎課件41脆性斷裂選用第一、第二強度理論屈服失效選用第三、第四強度理論

各種強度理論的適用范圍及其應用

1.在三向幾乎等拉的應力狀態(tài)下(1230)，不論是塑性材料還是脆性材料均不會發(fā)生屈服破壞。宜用第一強度理論。2.在三向幾乎等壓的應力狀態(tài)下(123，1<0)不論是塑性材料，還是脆性材料，都不可能發(fā)生脆性斷裂，只可能屈服失效。宜用第三、四強度理論，三向均壓，極難發(fā)生破壞。脆性斷裂選用第一、第二強度理論各種強度理論的適用范圍423.第一和第二強度理論，都是以脆斷為破壞標志的強度理論。從表面上看，第二強度理論似乎比第一強度理論更完善，因為它除了考慮了最大拉應力1外，還把2和3也考慮進去了，但對鑄鐵等材料的一些破壞試驗表明，第一強度理論優(yōu)于第二強度理論特別是在兩向拉伸的情況下，第二強度理論與實驗結果相差遠。

3.第一和第二強度理論，都是以脆斷為破壞標志的強度理論。從表434.第三和第四強度理論都是以屈服失效為破壞標志的強度理論，從實驗結果來看第四強度理論更接近實驗結果，但第三強度理論以其形式簡單，而且偏于安全的特點，與第四強度理論平分秋色。

4.第三和第四強度理論都是以屈服失效為破壞標志的強度理論，從44壓力容器設計的力學基礎壓力容器設計的力學基礎45壓力容器設計要解決的基本問題結構設計---主要由工藝過程決定同時要兼顧機械性能的要求材料選擇----滿足工作條件（壓力、溫度、介質）的要求并考慮經濟性能強度計算---強度、剛度及穩(wěn)定性壓力容器設計要解決的基本問題結構設計46強度條件承載結構最大應力的計算所用材料許用應力的確定強度條件承載結構最大應力的計算所用材料許用應力47壓力容器設計的力學基礎課件48剛度條件承載結構最大位移的計算許用值的確定剛度條件承載結構最大位移的計算許用值的確定49穩(wěn)定性條件穩(wěn)定性條件50承載結構最大應力的計算基本假設載荷－外力內力－應力－最大應力承載結構最大應力的計算基本假設51基本假設1、連續(xù)性假設認為物體的一切物理量，如應力、應變、位移等都是物體所占空間點的連續(xù)函數(shù)?；谶@一假設我們就可以用數(shù)學工具來分析線彈性力學問題。2、均勻性假設認為物體是由同一類型的均勻固體材料組成，其各部分的物理性質是相同的?；谶@一假設我們就可以從研究體中取出任一單元來分析?；炯僭O1、連續(xù)性假設52基本假設3、各向同性假設

認為物體在各方向具有相同的物理性質，物體的彈性常數(shù)不隨坐標方向的改變而變化。4、小變形假設

認為物體在外力或其他外部作用的影響下，物體所產生的變形與其本身的幾何尺寸相比屬于高階小量，可以不考慮因變形而引起的尺寸變化?；炯僭O3、各向同性假設53外力作用在物體上的外力分體力Fb和面力Fs兩種。體力是作用在物體微粒體積上的力，也稱為質量力，如重力、慣性力、電磁力等。其定義式為：微小體積ΔV的體力矢量為ΔFb，體力矢量Fb的方向是ΔV內的體力的極限方向；體力的單位為N/m3外力作用在物體上的外力分體力Fb和面力Fs兩種。微小體積Δ54

面力是指作用于彈性體表面上的外力，例如流體壓力和接觸力等。其定義式為：氣體壓力，液柱靜壓力微小面積ΔS上的面力矢量為ΔFs，面力矢量Fs的方向是ΔS上的面力的極限方向；面力的單位為N/m2面力是指作用于彈性體表面上的外力，例如流體壓力和接觸力等55內力與應力內力彈性體受外力作用時，其內部因外力而引起的力，稱為內力，該內力總是試圖抵抗外力，并不外力相平衡。在彈性范圍內，內力隨外力增大而增大。對于桿件、簡單的板殼，內力可由材料力學的截面法求得。內力與應力內力56NxYP基于材料力學截面法可以求解的問題拉壓、彎曲、扭轉、內壓薄壁圓筒、內壓薄壁球殼NxYP基于材料力學截面法可以求解的問題拉壓、彎曲、扭轉、內57壓力容器設計的力學基礎課件58壓力容器設計的力學基礎課件59壓力容器設計的力學基礎課件60內力與應力內力與應力61壓力容器設計的力學基礎課件62壓力容器設計的力學基礎課件63對于單軸拉伸對于單軸拉伸64彎曲彎曲65壓力容器設計的力學基礎課件66剪切剪切67扭轉扭轉68內壓薄壁圓筒內壓薄壁圓筒69基于彈性力學的板殼理論可以解決的問題筒體球殼錐形封頭凸形封頭平板封頭-----圓平板理論厚壁圓筒邊緣應力回轉殼體的無力矩理論－－薄膜應力回轉殼體的有力矩理論基于彈性力學的板殼理論可以解決的問題筒體厚壁圓筒回轉殼體的無70不連續(xù)區(qū)－－總體結構不連續(xù)，局部結構不連續(xù)區(qū)不連續(xù)區(qū)－－總體結構不連續(xù)，局部結構不連續(xù)區(qū)71強度理論一點處的應力狀態(tài)強度理論強度理論一點處的應力狀態(tài)72一點處的應力狀態(tài)兩向應力狀態(tài)一點處的應力狀態(tài)兩向應力狀態(tài)73壓力容器設計的力學基礎課件74壓力容器設計的力學基礎課件75三向應力狀態(tài)三向應力狀態(tài)76壓力容器設計的力學基礎課件77強度理論強度理論78壓力容器設計的力學基礎課件79壓力容器設計的力學基礎課件80壓力容器設計的力學基礎課件81壓力容器設計的力學基礎課件82VAS:sp3ANSYS:sintVAS:sp383VAS:sp4ANSYS:seqvVAS:sp484壓力容器設計的力學基礎課件85脆性斷裂選用第一、第二強度理論屈服失效選用第三、第四強度理論

各種強度理論的適用范圍及其應用

1.在三向幾乎等拉的應力狀態(tài)下(1230)，不論是塑性材料還是脆性材料均不會發(fā)生屈服破壞。宜用第一強度理論。2.在三向幾乎等壓的應力狀態(tài)下(123，1<0)不論是塑性材料，還是脆性材料，都不可能發(fā)生脆性斷裂，只可能屈服失效。宜用第三、四強度理論，三向均壓，極難發(fā)生破壞。脆性斷裂選用第一、第二強度理論各種強度理論的適用范圍863.第一和第二強度理論，都是以脆斷為破壞標志的強度理論。從表面上看，第二強度理論似乎比第一強度理論更完善，因為它除了考慮了最大拉應力