压力容器设计外压圆筒的设计计算
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1
本节重点
外压容器设计参数的规定； 设置加强圈的目的及结构要求 。
本 节 完
单击此处添加副标题
谢谢大家！
由该式建立B与A的关系图
第三节 外压圆筒的设计计算
工程设计方法
外压圆筒 （Do／te）
薄壁圆筒（Do／te≥20）
失稳
Do／te＝20
厚壁圆筒（Do／te＜20）
失稳
强度失效
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
Do/te≥20薄壁筒体，稳定性校核：
c. 由材料选——厚度计算图（图4-12～图4-15）
（b）
A在材料线左方时， ，按(b)式计算许用外压[p]：
系 数 A
设计温度
根据
(a)
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
图算法求解过程
第三节 外压圆筒的设计计算
pc＞[p]——假设tn不合理 ——重设tn，直到满足
pc≤[p]且较接近—— 假设的名义厚度tn合理
容器外部：焊接的总长不小于 筒体外圆周长的1/2
3、加强圈的结构设计
工字钢
其它型钢
常用 型钢
扁钢
角钢
材料：多为碳素钢。 筒体为贵重金属，在筒体外部设置碳素钢加强圈， 节省贵重金属。
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
第四章 外压容器设计
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
特点：反复试算，比较繁琐。
图算法
解析法
外压圆筒设计
第三节 外压圆筒的设计计算
图算法原理：（标准规范采用）
03
为避开材料的弹性模量E（塑性状态为变量），采用应变表征失稳时的特征：
02
（4-15）
01
（4-8）
04
不论长圆筒或短圆筒，失稳时周向应变（按单向应力时的虎克定律）为：
长圆筒——与纵坐标平行的直线簇，失稳时 周向应变A与L/Do无关； 短圆筒——斜平Байду номын сангаас线簇，失稳时A与 L/Do、Do/te都有关。 与材料弹性模量E无关，对任何钢材的筒体都适用。
（2）厚度计算图（不同材料）：B-A关系曲线
即
由L/Do，Do/te——图4-11——周向应变A——找出A与pcr的关系——判定筒体在操作外压力下是否安全。 临界压力pcr，稳定性安全系数m，许用外压力[p]， 故 pcr=m[p]
第三节 外压圆筒的设计计算
2021
将长、短圆筒的 pcr公式分别代入应变式中，得
添加标题
2022
长圆筒
添加标题
2023
短圆筒
添加标题
第三节 外压圆筒的设计计算
令A=εcr，以A作为横坐标，L/Do作为纵坐标， Do /te作为参量绘成曲线；见图4-11 几何参数计算图：L/Do-Do/te-A关系曲线
加强圈数量增多，Lmax值减小，筒体厚度减薄；反之，筒体厚度须增加。 增强筒壁截面的抗弯曲能力 通过增加截面惯性矩 J 来提高筒壁截面的抗弯曲能力，满足 Js大于并接近J
设置加强圈，必须使其属于短圆筒才有实际作用。
2、加强圈截面尺寸的确定
设置 位置
容器内部：焊接总长不小于 筒体内圆周长的1/3
查
第三节 外压圆筒的设计计算
＃以A和B为坐标轴的厚度计算图，以σ－ε为基础，图4-12～图4-15为几种常用钢材的厚度计算图。温度不同，曲线不同； ＃直线部分表示材料处于弹性，属于弹性失稳， B与A成正比，由A查B时，若与曲线不相交，则属于弹性失稳，可由
，求取B。
令 B=
，GB150取m=3，代入上式得：
加强圈两侧的间断焊缝可错开或并排，但焊缝之间的最大间隙对外加强圈为8δn，对内加强圈12δn（δn为筒体的名义厚度）。
加强圈的形式及连接结构
第三节 外压圆筒的设计计算
加强圈的结构设计（续）
要求：
# 加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意削弱或割断。 # 设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，削弱或割断的弧长不得大于图4-18所给定的值。
单击此处添加小标题
将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体厚度、提高筒体稳定性。
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目的
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加强圈设计
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加强圈的间距
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截面尺寸
单击此处添加小标题
结构设计
第三节 外压圆筒的设计计算
目 的： 方法思路：
01
02
1、加强圈的间距
b. 以L/Do、Do/te值由图4-11查取A值（遇中间插值），若L/Do值大于50，则用L/Do=50查图；若L/Do值小于0.05，则用L/Do=0.05查图
a. 假设名义厚度tn，令te=tn-C，算出L/Do和Do/te；
B 按(a)式计算许用外压[p]
温度对应的曲线在 图上没有时，插值
d.
1、真空容器 有安全装置时： 无安全装置时：p=0.1Mpa
2、带夹套的真空容器 p取真空容器的设计压力加上夹套压力
3、其它外压容器（包括带夹套的外压容器） p应不小于容器正常工作过程中可能出现的最大内外压力差 即：p≥(po-pi)max
注意：最大内外压差的取值
四、设计参数 的规定
设计压力
第三节 外压圆筒的设计计算
四、设计参数 的规定
压力试验
第三节 外压圆筒的设计计算
不带夹套的外压容器和真空容器
试验压力
带夹套外压容器
夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力值。
内筒试验压力
在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验压力下的稳定性。 如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。
夹套：
按内压容器确定试验压力。
第三节 外压圆筒的设计计算
注意：
第三节 外压圆筒的设计计算
计算长度
计算长度：筒体外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离，通常封头、法兰、加强圈等均可视为刚性构件。
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
加强圈的设计计算
本节重点
外压容器设计参数的规定； 设置加强圈的目的及结构要求 。
本 节 完
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谢谢大家！
由该式建立B与A的关系图
第三节 外压圆筒的设计计算
工程设计方法
外压圆筒 （Do／te）
薄壁圆筒（Do／te≥20）
失稳
Do／te＝20
厚壁圆筒（Do／te＜20）
失稳
强度失效
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
Do/te≥20薄壁筒体，稳定性校核：
c. 由材料选——厚度计算图（图4-12～图4-15）
（b）
A在材料线左方时， ，按(b)式计算许用外压[p]：
系 数 A
设计温度
根据
(a)
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
图算法求解过程
第三节 外压圆筒的设计计算
pc＞[p]——假设tn不合理 ——重设tn，直到满足
pc≤[p]且较接近—— 假设的名义厚度tn合理
容器外部：焊接的总长不小于 筒体外圆周长的1/2
3、加强圈的结构设计
工字钢
其它型钢
常用 型钢
扁钢
角钢
材料：多为碳素钢。 筒体为贵重金属，在筒体外部设置碳素钢加强圈， 节省贵重金属。
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
第四章 外压容器设计
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
特点：反复试算，比较繁琐。
图算法
解析法
外压圆筒设计
第三节 外压圆筒的设计计算
图算法原理：（标准规范采用）
03
为避开材料的弹性模量E（塑性状态为变量），采用应变表征失稳时的特征：
02
（4-15）
01
（4-8）
04
不论长圆筒或短圆筒，失稳时周向应变（按单向应力时的虎克定律）为：
长圆筒——与纵坐标平行的直线簇，失稳时 周向应变A与L/Do无关； 短圆筒——斜平Байду номын сангаас线簇，失稳时A与 L/Do、Do/te都有关。 与材料弹性模量E无关，对任何钢材的筒体都适用。
（2）厚度计算图（不同材料）：B-A关系曲线
即
由L/Do，Do/te——图4-11——周向应变A——找出A与pcr的关系——判定筒体在操作外压力下是否安全。 临界压力pcr，稳定性安全系数m，许用外压力[p]， 故 pcr=m[p]
第三节 外压圆筒的设计计算
2021
将长、短圆筒的 pcr公式分别代入应变式中，得
添加标题
2022
长圆筒
添加标题
2023
短圆筒
添加标题
第三节 外压圆筒的设计计算
令A=εcr，以A作为横坐标，L/Do作为纵坐标， Do /te作为参量绘成曲线；见图4-11 几何参数计算图：L/Do-Do/te-A关系曲线
加强圈数量增多，Lmax值减小，筒体厚度减薄；反之，筒体厚度须增加。 增强筒壁截面的抗弯曲能力 通过增加截面惯性矩 J 来提高筒壁截面的抗弯曲能力，满足 Js大于并接近J
设置加强圈，必须使其属于短圆筒才有实际作用。
2、加强圈截面尺寸的确定
设置 位置
容器内部：焊接总长不小于 筒体内圆周长的1/3
查
第三节 外压圆筒的设计计算
＃以A和B为坐标轴的厚度计算图，以σ－ε为基础，图4-12～图4-15为几种常用钢材的厚度计算图。温度不同，曲线不同； ＃直线部分表示材料处于弹性，属于弹性失稳， B与A成正比，由A查B时，若与曲线不相交，则属于弹性失稳，可由
，求取B。
令 B=
，GB150取m=3，代入上式得：
加强圈两侧的间断焊缝可错开或并排，但焊缝之间的最大间隙对外加强圈为8δn，对内加强圈12δn（δn为筒体的名义厚度）。
加强圈的形式及连接结构
第三节 外压圆筒的设计计算
加强圈的结构设计（续）
要求：
# 加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意削弱或割断。 # 设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，削弱或割断的弧长不得大于图4-18所给定的值。
单击此处添加小标题
将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体厚度、提高筒体稳定性。
单击此处添加小标题
目的
单击此处添加小标题
加强圈设计
单击此处添加小标题
加强圈的间距
单击此处添加小标题
截面尺寸
单击此处添加小标题
结构设计
第三节 外压圆筒的设计计算
目 的： 方法思路：
01
02
1、加强圈的间距
b. 以L/Do、Do/te值由图4-11查取A值（遇中间插值），若L/Do值大于50，则用L/Do=50查图；若L/Do值小于0.05，则用L/Do=0.05查图
a. 假设名义厚度tn，令te=tn-C，算出L/Do和Do/te；
B 按(a)式计算许用外压[p]
温度对应的曲线在 图上没有时，插值
d.
1、真空容器 有安全装置时： 无安全装置时：p=0.1Mpa
2、带夹套的真空容器 p取真空容器的设计压力加上夹套压力
3、其它外压容器（包括带夹套的外压容器） p应不小于容器正常工作过程中可能出现的最大内外压力差 即：p≥(po-pi)max
注意：最大内外压差的取值
四、设计参数 的规定
设计压力
第三节 外压圆筒的设计计算
四、设计参数 的规定
压力试验
第三节 外压圆筒的设计计算
不带夹套的外压容器和真空容器
试验压力
带夹套外压容器
夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力值。
内筒试验压力
在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验压力下的稳定性。 如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。
夹套：
按内压容器确定试验压力。
第三节 外压圆筒的设计计算
注意：
第三节 外压圆筒的设计计算
计算长度
计算长度：筒体外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离，通常封头、法兰、加强圈等均可视为刚性构件。
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
第三节 外压圆筒的设计计算
加强圈的设计计算