壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算

壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算2024/3/24壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言1穩(wěn)定的概念與實(shí)例2外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算3封頭的穩(wěn)定計(jì)算4真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算5壓桿穩(wěn)定計(jì)算簡介6圓筒的軸向穩(wěn)定校核第九章外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言外壓容器：殼體外部壓力大于殼體內(nèi)部壓力的容器實(shí)例：減壓精餾塔、真空冷凝器、夾套反應(yīng)釜等壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言1穩(wěn)定的概念與實(shí)例2外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算3封頭的穩(wěn)定計(jì)算4真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算5壓桿穩(wěn)定計(jì)算簡介6圓筒的軸向穩(wěn)定校核第九章外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第一節(jié)穩(wěn)定的概念與實(shí)例一、穩(wěn)定的概念

P209，第一段二、“穩(wěn)定”問題實(shí)例臨界壓力壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言1穩(wěn)定的概念與實(shí)例2外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算3封頭的穩(wěn)定計(jì)算4真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算5壓桿穩(wěn)定計(jì)算簡介6圓筒的軸向穩(wěn)定校核第九章外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算一、臨界壓力的計(jì)算

長圓筒的臨界壓力與長度無關(guān)，僅與圓筒厚與直徑的比值有關(guān)。長圓筒臨界壓力：短圓筒臨界壓力：δe：筒體的有效壁厚，mm；D0：筒體的外直徑，mm；L：筒體的計(jì)算長度，mm。

短圓筒的臨界壓力隨筒體計(jì)算長度增加而減小。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算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。計(jì)算長度L＞Lcr時(shí)，圓筒為長圓筒計(jì)算長度L＜Lcr時(shí)，圓筒為短圓筒壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算外壓筒體計(jì)算長度L：指筒體上兩個(gè)剛性構(gòu)件如封頭、法蘭、加強(qiáng)圈之間的最大距離。對(duì)于凸形端蓋：L=圓筒長＋封頭直邊段＋n×1/3端蓋深度（n=1或2）對(duì)于法蘭：L=兩法蘭面之間的距離對(duì)于加強(qiáng)圈：L=加強(qiáng)圈中心線之間的距離壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算2.材料性能對(duì)外壓圓筒穩(wěn)定性的影響根據(jù)公式9-1、9-2可以看出：圓筒臨界壓力跟材料的彈性模量有直接的聯(lián)系E值越大，其臨界應(yīng)力越大，抗變形能力越強(qiáng)于是可以得出：選用高強(qiáng)度鋼代替一般碳鋼制造外壓容器時(shí)并不能提高筒體的臨界壓力。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算二、外壓圓筒的穩(wěn)定計(jì)算相關(guān)m：穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)圓筒m=3許用外壓外壓容器的穩(wěn)定計(jì)算中，需要的是許用外壓。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算長圓筒臨界壓力：短圓筒臨界壓力：壓力與應(yīng)力關(guān)系長圓筒臨界應(yīng)力：短圓筒臨界應(yīng)力：公式中有彈性模量E無法確定（彈性形變或非彈性形變）壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系長圓筒臨界應(yīng)變：短圓筒臨界應(yīng)變：長圓筒臨界應(yīng)力：短圓筒臨界應(yīng)力：壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算外壓圓筒的穩(wěn)定計(jì)算方法1）根據(jù)圓筒的外徑D0、有效厚度δe、計(jì)算長度L，計(jì)算εcr2）根據(jù)計(jì)算所得εcr，結(jié)合材料σ-ε曲線，求出σcr：εcr<εp，σcr=Eεcrεcr>εp，從σ-ε曲線上查得σcr3）計(jì)算需用壓力略小于設(shè)計(jì)壓力p或工作壓力壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算三.外壓圓筒穩(wěn)定計(jì)算的圖算法p215圖9-7引入兩個(gè)參數(shù)A和B：或即繪制L/Do-Do/δe-A關(guān)系曲線根據(jù)圓筒的L/Do和Do/δe查L/Do-Do/δe-A關(guān)系曲線，可得到A值（即εcr）。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算將材料的σ-ε曲線改為2/3σ-ε，即A-B曲線，則根據(jù)A值可從圖中求出B值，可計(jì)算需用壓力。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算1）假設(shè)壁厚δn，計(jì)算有效厚度δe=δn-C1-C2，計(jì)算筒體長度L；2）計(jì)算L/Do、Do/δe，查圖9-7，得A值，若L/Do>50，用L/Do=50查A值；3）根據(jù)材料選出A-B曲線，在曲線橫坐標(biāo)上找到A點(diǎn)，若A點(diǎn)位于直線段（左側(cè)），說明圓筒發(fā)生彈性失穩(wěn)，B=2/3EA，若A位于曲線段（右側(cè)），從曲線上查得B值；4）計(jì)算許用壓力5）比較p和[p]，若p

[P]且較接近，則假設(shè)的δn符合要求，否則重新假設(shè)δn，重復(fù)以上過程直到符合要求為止。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算圖算法外壓圓筒穩(wěn)定計(jì)算的計(jì)算步驟：對(duì)于在用外壓容器的穩(wěn)定校核，根據(jù)實(shí)測厚度δc，計(jì)算有效厚度δe=δc-2nλ，按上述步驟計(jì)算[p]，進(jìn)行穩(wěn)定校核。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算塔的計(jì)算長度鋼板負(fù)偏差均為0.8mm（p173表8-11）鋼板的腐蝕裕量取1mm有效厚度為7.2、10.2和12.2mm簡化計(jì)算，有效厚度取7、10和12mm例1：分餾塔內(nèi)徑2000mm，塔身(不包括橢圓形封頭)長度為6000mm，封頭深度500mm。370℃及真空條件下操作。現(xiàn)庫存有9、12、14mm厚20R鋼板。能否用這三種鋼板制造。解：6000壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)de=7mm時(shí)查圖9-7得A=0.000082。20R鋼板的ss=250MPa，查圖9-9，A值點(diǎn)落曲線左側(cè)，E=1.69×105MPa[p]＜0.1MPa，所以9mm鋼板不能用。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)de=10mm時(shí)查圖9-9，A值所在點(diǎn)仍位于曲線左側(cè)，E=1.69×105MPa[p]＜0.1MPa，所以12mm鋼板也不能用。查圖9-7得A=0.000014壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第二節(jié)外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算查圖9-9，A值所在點(diǎn)仍位于曲線左側(cè)，E=1.69×105MPa[p]＞0.1MPa，所以，須采用14mm厚的20R鋼板制造。當(dāng)de=12mm時(shí)查圖9-7得A=0.000018壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言1穩(wěn)定的概念與實(shí)例2外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算3封頭的穩(wěn)定計(jì)算4真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算5壓桿穩(wěn)定計(jì)算簡介6圓筒的軸向穩(wěn)定校核第九章外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

一、外壓球殼與凸形封頭的穩(wěn)定計(jì)算1.外壓球殼臨界壓力臨界應(yīng)力臨界應(yīng)變?cè)S用壓力R：球殼半徑壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

許用壓力ms=14.52令則令則Bs值可從A-B曲線中查得壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

外壓球殼穩(wěn)定計(jì)算步驟：1）假設(shè)壁厚δn(新容器)，或?qū)崪y壁厚δn(在用容器)，計(jì)算有效厚度δe=δn-C1-C2或δe=δc-2nλ，計(jì)算δe/R；3）根據(jù)材料選出A-B曲線，若A值位于曲線左側(cè)，說明發(fā)生彈性失穩(wěn)，根據(jù)圖上的E值，計(jì)算許用壓力[p]：2）計(jì)算A值4）若A位于曲線右側(cè)，從曲線上查得Bs值，計(jì)算[p]：5）比較[p]與p壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

2.外壓凸形封頭外壓凸形封頭的穩(wěn)定計(jì)算與球殼相同，但球殼半徑R取值不同：球冠形封頭R取球面內(nèi)半徑；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭取R=0.9Di；蝶形封頭取球面部分外半徑。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

3.外壓帶折邊的錐形封頭當(dāng)半錐角a<60°時(shí)，用“當(dāng)量圓筒”進(jìn)行計(jì)算：1）當(dāng)量圓筒的直徑=封頭大端直邊段外直徑D02）當(dāng)量圓筒的當(dāng)量長度Lc：3）當(dāng)量圓筒的當(dāng)量厚度dc：壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第三節(jié)封頭的穩(wěn)定計(jì)算

外壓帶折邊的錐形封頭穩(wěn)定計(jì)算步驟：1）假設(shè)壁厚δn，計(jì)算當(dāng)量厚度δc，根據(jù)有關(guān)尺寸計(jì)算當(dāng)量長度Lc；2）計(jì)算Lc/Do、Do/δc，查圖9-7，得A值；3）根據(jù)材料選出A-B曲線，若A點(diǎn)位于曲線左側(cè)，說明圓筒發(fā)生彈性失穩(wěn)，B=2/3EA，若A位于曲線右側(cè)，從曲線上查得B值；4）計(jì)算許用壓力5）比較p和[p]，若p

[P]且較接近，則假設(shè)的δn符合要求，否則重新假設(shè)δn，重復(fù)以上過程直到符合要求為止。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算序言1穩(wěn)定的概念與實(shí)例2外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定計(jì)算3封頭的穩(wěn)定計(jì)算4真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算5壓桿穩(wěn)定計(jì)算簡介6圓筒的軸向穩(wěn)定校核第九章外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算在圓筒的內(nèi)部或外部相隔一定的距離焊接用型鋼做的加強(qiáng)圈，利用圈對(duì)筒壁的支撐作用，可以縮短圓筒的計(jì)算長度，提高圓筒的臨界壓力，從而提高其工作外壓。結(jié)構(gòu)：扁鋼、角鋼、工字鋼等都可以制作加強(qiáng)圈。一、加強(qiáng)圈的作用和結(jié)構(gòu)壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)形式扁鋼角鋼工字鋼槽鋼壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算二、加強(qiáng)圈的間距和數(shù)量鋼制短圓筒臨界壓力為：Ls—加強(qiáng)圈的間距，mm?？梢姡?dāng)圓筒的D0、δe一定時(shí)，外壓圓筒的臨界壓力和允許最大工作外壓都隨著筒體加強(qiáng)圈間距Ls的縮短而增加。通常設(shè)計(jì)壓力是由工藝條件確定了的，只有通過改變加強(qiáng)圈的參數(shù)來滿足設(shè)備穩(wěn)定性的要求。壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算筒體的D0、δe和承受的外壓p已確定時(shí)，該筒體需加強(qiáng)圈的最大間距：加強(qiáng)圈的數(shù)量等于圓筒不設(shè)加強(qiáng)圈的計(jì)算長度L除以所需加強(qiáng)圈間距Ls再減去1：

加強(qiáng)圈個(gè)數(shù)n=(L/Ls)一1壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算理論分析可導(dǎo)出：Imin：使在設(shè)計(jì)外壓p（p=pc）的作用下圓環(huán)不失穩(wěn)，加強(qiáng)圈所必須具有的最小軸慣性矩。L：加強(qiáng)圈間距，mmD0：筒體外徑，mm1.加強(qiáng)圈所需要的最小截面軸慣性矩壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算根據(jù)穩(wěn)定條件，加強(qiáng)圈（包括型鋼和筒體有效段）所提供的軸慣性矩Ix必須滿足：2）組合截面對(duì)中性軸慣性矩Ix的計(jì)算1）穩(wěn)定條件bbcx0x1z0xdadx0：角鋼的中性軸x1：矩形截面的中性軸x：組合截面的中性軸2.加強(qiáng)圈實(shí)際提供的截面軸慣性矩壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算bbcx0x1z0xdad組合截面中性軸的位置：A0、A1：角鋼和矩形截面面積組合截面對(duì)x軸的慣性矩Ix等于角鋼對(duì)x軸的慣性矩(Ix)A和矩形截面對(duì)x軸慣性矩(Ix)R角之和：壓力容器外壓容器與壓桿的穩(wěn)定計(jì)算第四節(jié)真空容器加強(qiáng)圈的計(jì)算慣性矩平移定理：z1zaz：過截面形心z1：與z平行，相距aA：截面面積Iz：截面對(duì)z軸的慣性矩截面對(duì)z1軸的慣性矩