过程设备设计题解
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3
沸点的液体。 GB150 的适用范围：○ 1 0.1MPa≤p≤35MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 按钢材允许的使用温度确定（最高为 700℃，最低为-196℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；○ 5 以材料力学、板壳理论 公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 最大应力理论；○ 7 不适用疲劳分析容器。 GB150 是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据； 《压力容器安全技术监察规程》是政府对压力容实施 安全技术监督和管理的依据，属技术法规范畴。 5. GB150、JB4732 和 JB/T4735 三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？ 答：JB/T4735《钢制焊接常压容器》与 GB150《钢制压力容器》属于常规设计标准；JB4732《钢制压力容器—分析
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可见，该
式成立。对理想弹塑性材料，从弹性段进入塑性段，在保持加载的情况下，三个主应力方向保持不变，三个主应力 的大小仍按同一比例变化，符合简单加载条件，根据塑性力学理论，可用全量理论求解，上式仍成立。 9. 有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比 K 和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力 是否相同？为什么？ 答：从爆破压力计算公式看，理论上相同，但实际情况下一般不相同。爆破压力计算公式中没有考虑圆筒焊接的焊 缝区材料性能下降的影响。单层圆筒在厚壁情况下，有较深的轴向焊缝和环向焊缝，这两焊缝的焊接热影响区的材 料性能变劣，不易保证与母材一致，使承载能力下降。而多层圆筒，不管是采用层板包扎、还是绕板、绕带、热套 等多层圆筒没有轴向深焊缝，而轴向深焊缝承受的是最大的周向应力，圆筒强度比单层有轴向深焊缝的圆筒要高， 实际爆破时比单层圆筒的爆破压力要高。 10. 预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？ 答：使圆筒内层材料在承受工作载荷前，预先受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当圆筒承受工作压 力时，筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成。内壁处的总应力有所下降，外壁处的总 应力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提高圆筒的初始屈服压力，更好地利用材料。 11. 承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？ 答：承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是：○ 1 承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；○ 2 板弯曲时其中面保 持中性； 3 变形前位于中面法线上的各点， 变形后仍位于弹性曲面的同一法线上， 且法线上各点间的距离不变； 4 ○ ○ 平行于中面的各层材料互不挤压。 其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是：薄板内的应力分布是线性的弯曲应力，最大应力出现有板面，其值 与 p R t 成正比；而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布，其值与 p R t 成正比。同样的 R t 情况下，按薄板和
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设计标准》是分析设计标准。JB/T4735 与 GB150 及 JB4732 没有相互覆盖范围，但 GB150 与 JB4732 相互覆盖范围较 广。 GB150 的适用范围： ○ 1 设计压力为 0.1MPa≤p≤35MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 设计温度为按钢材允许的 使用温度确定（最高为 700℃，最低为-196℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则； 5 应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 采用最大应力理论；○ 7 ○ 不适用疲劳分析容器。 JB4732 的适用范围：○ 1 设计压力为 0.1MPa≤p<100MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 设计温度为低于以钢材蠕 变控制其设计应力强度的相应温度（最高为 475℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 采用塑性失效设计准则、失稳失效设计准 则和疲劳失效设计准则，局部应力用极限分析和安定性分析结果来评定；○ 5 应力分析方法是弹性有限元法、塑性 分析、弹性理论和板壳理论公式、实验应力分析；○ 6 采用切应力理论；○ 7 适用疲劳分析容器，有免除条件。 JB/T4735 的适用范围： ○ 1 设计压力为-0.02MPa≤p<0.1MPa； 2 设计温度为大于-20～350℃(奥氏体高合金钢 ○ 制容器和设计温度低于-20℃,但满足低温低应力工况,且调整后的设计温度高于-20℃的容器不受此限制)；○ 3 不适 用于盛装高度毒性或极度危害的介质的容器；○ 4 采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；○ 5 应力分析方法以 材料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 采用最大应力理论；○ 7 不适用疲劳分析容 器。
8. 为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程
r r
d r dr ，在弹塑性应力分析中同样适用？
答： 因平衡方程的建立与材料性质无关， 只要弹性和弹塑性情况下的其它假定条件一致， 建立的平衡方程完全相同。
一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式
z
r
2
于用塑性材料制造的壳体，当连接边缘的局部产生塑性变形，弹性约束开始缓解，变形不会连续发展，不连续应力 也自动限制，这种性质称为不连续应力的自限性。 β的物理意义： 范围越小。
4
3 1 2 Rt
反映了材料性能和壳体几何尺寸对边缘效应影响范围。该值越大，边缘效应影响
Rt 的物理意义：该值与边缘效应影响范围的大小成正比。反映边缘效应影响范围的大小。
2 pi Ri2 p0 R0 2 R0 Ri2
可以看出各应力分量的第一项与内压力和外压力 比，并不是与
成 正 周 向
p pi po
成正比。而径向应力与 成正比。 因而不能用
应力的第二项与
p pi po
p pi po
表示。 合 应 么？
3
7. 单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综 力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什
p pi po
代入仅受内压或仅受外压的厚壁圆筒
r z
2 pi p0 Ri2 R02 1 pi Ri2 p0 R0 2 2 R0 Ri2 R0 Ri2 r2
2 pi p0 Ri2 R02 1 pi Ri2 p0 R0 2 2 R0 Ri2 R0 Ri2 r2
2
，对于理想
弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？ 答：对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段都成立。 在弹性阶段成立在教材中已经有推导过程，该式是成立的。由拉美公式可见，成立的原因是轴向、环向、径向三应
力随内外压力变化，三个主应力方向始终不变，三个主应力的大小按同一比例变分析
思考题 1. 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么? 答：几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称。 2. 推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂 直、同壳体正交的圆锥面？为什么？ 答：不能。 如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两 表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度，不是实际壳体厚度。建立的平衡方程的内力与这两截面 正交，而不是与正交壳体两表面的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，而不是只有正应力，使问题复杂化。 3. 试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比 a/b=2 的原因。 答：a/b=2 时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等，使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承受的内压力最 大，因此 GB150 称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头 4. 何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些特征，其中β与 Rt两个参数的物理意义是什么？ 答：回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处附近较大，很快变小，对应的边缘应力也由较 高值很快衰减下来，称为“不连续效应”或“边缘效应” 。 不连续应力有两个特征：局部性和自限性。 局部性：从边缘内力引起的应力的表达式可见，这些应力是 e x 的函数随着距连接处距离的增大，很快衰减至 0。 不自限性：连续应力是由于毗邻壳体，在连接处的薄膜变形不相等，两壳体连接边缘的变形受到弹性约束所致，对
过程设备设计
1.压力容器导言
思考题 1. 压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。 支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的 正常进行。 2. 介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。 如 Q235-A 或 Q235-B 钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危 害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的 A、B 类 焊接接头还应进行 100%射线或超声检测， 且液压试验合格后还得进行气密性试验。 而制造毒性程度为中度或轻度的 容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中 度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于 1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压 力应不小于 1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如 Q235-A·F 不得用于易燃介质容器； Q235-A 不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3. 《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘 积 pV 大小进行分类？ 答：因为 pV 乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理 的要求愈高。 4. 《压力容器安全技术监察规程》与 GB150 的适用范围是否相同？为什么？ 答：不相同。 《压力容器安全技术监察规程》的适用范围：○ 1 最高工作压力≥0.1MPa（不含液体静压力） ；○ 2 内直径（非 圆形截面指其最大尺寸）≥0.15m，且容积≥0.025m ；○ 3 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准
r
2
。○ 3 除
K2 1 pi 2 ，随 K 值增加，分 K 1
子和分母值都增加，当径比大到一定程度后，用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。 6. 单层厚壁圆筒同时承受内压 pi 与外压 po 用时，能否用压差 筒壁应力计算式来计算筒壁应力？为什么？ 答：不能。从 Lamè公式
思考题 7 图
答：单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚分布情况题图。内压内加热时，综合应力的最大值 为周向应力，在外壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在外壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最 大值在外壁，等于 0。内压外加热，综合应力的最大值为周向应力，在内壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在 内壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最大值在内壁，是压应力。 筒壁屈服发生在：内压内加热时，在外壁；内压外加热时，在内壁。是因为在上述两种情况下的应力值最大。
5. 单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有哪些特征？当承受内压很高时，能否仅用增加壁厚来提高承载能力， 为什么？ 答：应力分布的特征：○ 1 周向应力ςθ及轴向应力ςz 均为拉应力（正值） ，径向应力ςr 为压应力（负值） 。在数值 上有如下规律：内壁周向应力ς θ 有最大值，其值为： max pi
K2 1 ，而在外壁处减至最小，其值为 K2 1
min pi
2 ，内外壁ςθ之差为 pi；径向应力内壁处为-pi，随着 r 增加，径向应力绝对值逐渐减小，在外 K 1
2
壁处ςr=0。○ 2 轴向应力为一常量，沿壁厚均匀分布，且为周向应力与径向应力和的一半，即 z ςz 外，其他应力沿厚度的不均匀程度与径比 K 值有关。 不能用增加壁厚来提高承载能力。因内壁周向应力ςθ有最大值，其值为： max
沸点的液体。 GB150 的适用范围：○ 1 0.1MPa≤p≤35MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 按钢材允许的使用温度确定（最高为 700℃，最低为-196℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；○ 5 以材料力学、板壳理论 公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 最大应力理论；○ 7 不适用疲劳分析容器。 GB150 是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据； 《压力容器安全技术监察规程》是政府对压力容实施 安全技术监督和管理的依据，属技术法规范畴。 5. GB150、JB4732 和 JB/T4735 三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？ 答：JB/T4735《钢制焊接常压容器》与 GB150《钢制压力容器》属于常规设计标准；JB4732《钢制压力容器—分析
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可见，该
式成立。对理想弹塑性材料，从弹性段进入塑性段，在保持加载的情况下，三个主应力方向保持不变，三个主应力 的大小仍按同一比例变化，符合简单加载条件，根据塑性力学理论，可用全量理论求解，上式仍成立。 9. 有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比 K 和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力 是否相同？为什么？ 答：从爆破压力计算公式看，理论上相同，但实际情况下一般不相同。爆破压力计算公式中没有考虑圆筒焊接的焊 缝区材料性能下降的影响。单层圆筒在厚壁情况下，有较深的轴向焊缝和环向焊缝，这两焊缝的焊接热影响区的材 料性能变劣，不易保证与母材一致，使承载能力下降。而多层圆筒，不管是采用层板包扎、还是绕板、绕带、热套 等多层圆筒没有轴向深焊缝，而轴向深焊缝承受的是最大的周向应力，圆筒强度比单层有轴向深焊缝的圆筒要高， 实际爆破时比单层圆筒的爆破压力要高。 10. 预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？ 答：使圆筒内层材料在承受工作载荷前，预先受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当圆筒承受工作压 力时，筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成。内壁处的总应力有所下降，外壁处的总 应力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提高圆筒的初始屈服压力，更好地利用材料。 11. 承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？ 答：承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是：○ 1 承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；○ 2 板弯曲时其中面保 持中性； 3 变形前位于中面法线上的各点， 变形后仍位于弹性曲面的同一法线上， 且法线上各点间的距离不变； 4 ○ ○ 平行于中面的各层材料互不挤压。 其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是：薄板内的应力分布是线性的弯曲应力，最大应力出现有板面，其值 与 p R t 成正比；而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布，其值与 p R t 成正比。同样的 R t 情况下，按薄板和
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设计标准》是分析设计标准。JB/T4735 与 GB150 及 JB4732 没有相互覆盖范围，但 GB150 与 JB4732 相互覆盖范围较 广。 GB150 的适用范围： ○ 1 设计压力为 0.1MPa≤p≤35MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 设计温度为按钢材允许的 使用温度确定（最高为 700℃，最低为-196℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则； 5 应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 采用最大应力理论；○ 7 ○ 不适用疲劳分析容器。 JB4732 的适用范围：○ 1 设计压力为 0.1MPa≤p<100MPa，真空度不低于 0.02MPa；○ 2 设计温度为低于以钢材蠕 变控制其设计应力强度的相应温度（最高为 475℃） ；○ 3 对介质不限；○ 4 采用塑性失效设计准则、失稳失效设计准 则和疲劳失效设计准则，局部应力用极限分析和安定性分析结果来评定；○ 5 应力分析方法是弹性有限元法、塑性 分析、弹性理论和板壳理论公式、实验应力分析；○ 6 采用切应力理论；○ 7 适用疲劳分析容器，有免除条件。 JB/T4735 的适用范围： ○ 1 设计压力为-0.02MPa≤p<0.1MPa； 2 设计温度为大于-20～350℃(奥氏体高合金钢 ○ 制容器和设计温度低于-20℃,但满足低温低应力工况,且调整后的设计温度高于-20℃的容器不受此限制)；○ 3 不适 用于盛装高度毒性或极度危害的介质的容器；○ 4 采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；○ 5 应力分析方法以 材料力学、板壳理论公式为基础，并引入应力增大系数和形状系数；○ 6 采用最大应力理论；○ 7 不适用疲劳分析容 器。
8. 为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程
r r
d r dr ，在弹塑性应力分析中同样适用？
答： 因平衡方程的建立与材料性质无关， 只要弹性和弹塑性情况下的其它假定条件一致， 建立的平衡方程完全相同。
一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式
z
r
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于用塑性材料制造的壳体，当连接边缘的局部产生塑性变形，弹性约束开始缓解，变形不会连续发展，不连续应力 也自动限制，这种性质称为不连续应力的自限性。 β的物理意义： 范围越小。
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3 1 2 Rt
反映了材料性能和壳体几何尺寸对边缘效应影响范围。该值越大，边缘效应影响
Rt 的物理意义：该值与边缘效应影响范围的大小成正比。反映边缘效应影响范围的大小。
2 pi Ri2 p0 R0 2 R0 Ri2
可以看出各应力分量的第一项与内压力和外压力 比，并不是与
成 正 周 向
p pi po
成正比。而径向应力与 成正比。 因而不能用
应力的第二项与
p pi po
p pi po
表示。 合 应 么？
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7. 单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综 力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什
p pi po
代入仅受内压或仅受外压的厚壁圆筒
r z
2 pi p0 Ri2 R02 1 pi Ri2 p0 R0 2 2 R0 Ri2 R0 Ri2 r2
2 pi p0 Ri2 R02 1 pi Ri2 p0 R0 2 2 R0 Ri2 R0 Ri2 r2
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，对于理想
弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？ 答：对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段都成立。 在弹性阶段成立在教材中已经有推导过程，该式是成立的。由拉美公式可见，成立的原因是轴向、环向、径向三应
力随内外压力变化，三个主应力方向始终不变，三个主应力的大小按同一比例变分析
思考题 1. 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么? 答：几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称。 2. 推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂 直、同壳体正交的圆锥面？为什么？ 答：不能。 如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两 表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度，不是实际壳体厚度。建立的平衡方程的内力与这两截面 正交，而不是与正交壳体两表面的平面正交，在该截面上存在正应力和剪应力，而不是只有正应力，使问题复杂化。 3. 试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比 a/b=2 的原因。 答：a/b=2 时，椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等，使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承受的内压力最 大，因此 GB150 称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头 4. 何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些特征，其中β与 Rt两个参数的物理意义是什么？ 答：回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处附近较大，很快变小，对应的边缘应力也由较 高值很快衰减下来，称为“不连续效应”或“边缘效应” 。 不连续应力有两个特征：局部性和自限性。 局部性：从边缘内力引起的应力的表达式可见，这些应力是 e x 的函数随着距连接处距离的增大，很快衰减至 0。 不自限性：连续应力是由于毗邻壳体，在连接处的薄膜变形不相等，两壳体连接边缘的变形受到弹性约束所致，对
过程设备设计
1.压力容器导言
思考题 1. 压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。 支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的 正常进行。 2. 介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。 如 Q235-A 或 Q235-B 钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危 害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的 A、B 类 焊接接头还应进行 100%射线或超声检测， 且液压试验合格后还得进行气密性试验。 而制造毒性程度为中度或轻度的 容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中 度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于 1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压 力应不小于 1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如 Q235-A·F 不得用于易燃介质容器； Q235-A 不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3. 《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘 积 pV 大小进行分类？ 答：因为 pV 乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理 的要求愈高。 4. 《压力容器安全技术监察规程》与 GB150 的适用范围是否相同？为什么？ 答：不相同。 《压力容器安全技术监察规程》的适用范围：○ 1 最高工作压力≥0.1MPa（不含液体静压力） ；○ 2 内直径（非 圆形截面指其最大尺寸）≥0.15m，且容积≥0.025m ；○ 3 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准
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。○ 3 除
K2 1 pi 2 ，随 K 值增加，分 K 1
子和分母值都增加，当径比大到一定程度后，用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。 6. 单层厚壁圆筒同时承受内压 pi 与外压 po 用时，能否用压差 筒壁应力计算式来计算筒壁应力？为什么？ 答：不能。从 Lamè公式
思考题 7 图
答：单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚分布情况题图。内压内加热时，综合应力的最大值 为周向应力，在外壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在外壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最 大值在外壁，等于 0。内压外加热，综合应力的最大值为周向应力，在内壁，为拉伸应力；轴向应力的最大值也在 内壁，也是拉伸应力，比周向应力值小；径向应力的最大值在内壁，是压应力。 筒壁屈服发生在：内压内加热时，在外壁；内压外加热时，在内壁。是因为在上述两种情况下的应力值最大。
5. 单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有哪些特征？当承受内压很高时，能否仅用增加壁厚来提高承载能力， 为什么？ 答：应力分布的特征：○ 1 周向应力ςθ及轴向应力ςz 均为拉应力（正值） ，径向应力ςr 为压应力（负值） 。在数值 上有如下规律：内壁周向应力ς θ 有最大值，其值为： max pi
K2 1 ，而在外壁处减至最小，其值为 K2 1
min pi
2 ，内外壁ςθ之差为 pi；径向应力内壁处为-pi，随着 r 增加，径向应力绝对值逐渐减小，在外 K 1
2
壁处ςr=0。○ 2 轴向应力为一常量，沿壁厚均匀分布，且为周向应力与径向应力和的一半，即 z ςz 外，其他应力沿厚度的不均匀程度与径比 K 值有关。 不能用增加壁厚来提高承载能力。因内壁周向应力ςθ有最大值，其值为： max