薄壁圆筒或薄壁管中的应力计算
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薄壁圆筒或薄壁管中的应力计算
(1)概述
当薄壁管或圆柱体受到内部压力时,会在壁上产生环箍和纵向应力。
对于(2)(3)的薄壁方程,壁厚小于管子或圆柱体直径的1/20。
(2)环向应力
环向应力沿圆周方向作用,并垂直于圆筒壁的轴线和半径。
环向应力可计算为L:
σh = p d / (2 t) (1)
σh=环向应力(MPa,psi)
p=管道或圆柱体中的内部压力(MPa,psi)
d=管子或圆柱体的内径(mm,in)
t=管子或圆筒壁厚(mm,in)
(3)纵向(轴向)应力
力分析示意图如下所示:
对于两端闭合的圆柱体,内部压力会沿着圆柱体的轴线产生一个力。
该力引起的纵向应力可计算为:
σl = p d / (4 t) (2)
σl=纵向应力(MPa,psi)
(4)示例-薄壁管中的应力
直径0.3米、厚度0.001米的薄壁管中的压力为1000kPa(10bar)。
可以计算环向应力:
σh=(1000 kPa )(0.3m)/(2(0.001m))=150000 kPa =150MPa 纵向应力可以计算:
σh=(1000 kPa )(0.3m)/(4(0.001m))=75000 kPa =75MPa。