大直径玻璃钢压力容器强度分析
压力容器的结构强度与安全性评估
压力容器的结构强度与安全性评估引言：压力容器是工业生产中常见的一种设备，广泛应用于化工、石油、制药等领域。
压力容器在工作过程中承受着巨大的内外压力，因此其结构强度和安全性评估显得尤为重要。
本文将从压力容器的结构强度和安全性评估两个方面进行探讨。
一、压力容器的结构强度评估压力容器的结构强度评估是指通过对其结构进行分析和计算，判断其是否能够承受工作过程中的内外压力而不发生破坏。
结构强度评估包括材料强度、焊接强度和容器整体结构强度等方面的考虑。
1. 材料强度评估压力容器常见的材料有碳钢、不锈钢等，其强度是评估其结构强度的主要指标之一。
在评估过程中，需要考虑材料的屈服强度、抗拉强度、冲击韧性等参数，通过比较材料的强度与工作条件下的应力情况，判断材料是否能够满足强度要求。
2. 焊接强度评估压力容器的焊接强度对于其整体结构的强度至关重要。
在焊接过程中，需要注意焊缝的质量，确保焊接强度满足要求。
评估焊缝强度时，需要考虑焊接材料和焊接工艺对焊缝强度的影响，并进行相应的计算和检验。
3. 容器整体结构强度评估容器整体结构强度包括容器壳体和端头的强度评估。
对于壳体部分，需要考虑容器的形状和尺寸、内外压力、温度等因素，计算壳体的强度和变形情况。
对于端头部分，需要考虑其几何形状和受力情况，通过应力分析和有限元计算等方法，评估端头的强度和稳定性。
二、压力容器的安全性评估压力容器的安全性评估是指对容器在正常工作条件下的使用安全性进行判断和评价。
安全性评估包括容器的材料耐蚀性、泄漏风险和破裂风险等方面的考虑。
1. 材料耐蚀性评估在化工和石油行业等腐蚀介质的作用下，容器材料可能发生腐蚀现象。
因此，在安全性评估中需要对材料的耐蚀性进行评估和测试，确保容器在腐蚀环境下能够保持足够的强度和完整性。
2. 泄漏风险评估泄漏是压力容器使用过程中的一个重要安全隐患。
通过对容器的密封性和接口连接的评估，可判断容器在正常运行情况下是否存在泄漏的风险。
压力容器强度计算
压力容器强度计算压力强度计算在压力的设计过程中，首先需要确定设计参数。
我国现行的压力标准为GB150-98“钢制压力”国家标准。
该标准采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。
与之相似的是，JB4732-1995《钢制压力—分析设计标准》允许采用高的设计强度，从而在相同设计条件下，减少厚度和重量，但计算比较复杂，采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，与美国的ASME标准思路相似。
在确定设计参数时，需要考虑直径。
对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。
而如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，则规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。
表格1和表格2分别列出了压力的公称直径。
设计压力是指设定的顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。
在设计压力的确定中，需要考虑相关的基本概念。
工作压力Pw在正常的工作情况下，顶部可能达到的最高压力。
对于塔类直立，直立进行水压试验的压力和卧置时不同。
工作压力是根据工艺条件决定的，顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力。
标准中的最大工作压力、最高工作压力和工作压力概念相同。
计算压力Pc是GB150-1998新增加的内容，是指在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。
当静压力值小于5％的设计压力时，可略去静压力。
在设计压力的确定中，需要注意与GB150-1989对设计压力规定的区别。
第二节内压筒体与封头厚度的设计1.内压圆筒的厚度设计根据GB150-1998的定义，内压圆筒壁内的基本应力是薄膜应力，由第三强度理论可知薄膜应力的强度条件为：σr3σ]t，σr3t PD/2δ。
其中，[σ]是制造筒体钢板在设计温度下的许用应力。
考虑到焊接接头的影响，公式（1）中的许用应力应使用强度可能较低的焊接接头金属的许用应力，即把钢板的许用应力乘以焊缝系数。
因此，内压圆筒的理论计算厚度δ应满足δ≥PcDi/2[σ]tϕ，其中D为中径。
浅谈大直径玻璃钢储罐的发展与应用
882022年1月下 第02期 总第374期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview1.制造方法大口径玻璃钢储罐的生产方式分为糊状和卷材2种。
1.1 手糊手糊是最传统的制造方法。
它与其他碳纤维制品和玻璃钢模具加工技术基本相同。
在应用现场，根据客户要求制作模具外壳，然后用玻璃钢制品制作玻璃钢模具。
主要供一些中小型企业或客户现场室内空间较小时使用。
如铜陵市稀有金属企业选用直径为6390mm 的空塔基础沉降罐和直径为6890mm 的填料塔基础沉降罐。
由于现场限制，无法卷取成型，所以玻璃钢模具的选择与上述现场玻璃钢模具不同。
目前一些玻璃钢企业采用类似玻璃钢冷却塔的生产方法，将大直径玻璃钢储罐分解成若干块在厂内预制好然后运至现场进行拼装，从而大大节省了在现场所花的时间既节约现场开支，同时产品质量也更容易控制。
这种方法生产时既可采用阳模，也可采用阴模，甚至可采用对模生产的产品外观质量更易为用户所接受。
1.2 缠绕法在这种方法中，玻璃钢罐的不锈钢封头一般采用玻璃钢模具（或喷涂）成型，用设备成型线圈。
1.2.1在工厂缠绕这也是一种在夹层玻璃钢厂预卷成型，然后运送到客户现场使用的方式。
直径略大于4m 的储罐一般可不加或加少量溶液运输到现场；对于直径远大于4m 的储罐，必须经过合理的解决才能运输。
一家英国公司选择了“椭圆形变形法”来完成这次实际操作。
方法是：将大口径玻璃钢罐体设计分为几段，第一段高约2m（可干运，能见度具体确定）。
筒体每段在短轴上变形为2m 左右的种植环，轴位的1/3和2/3处分别增加钢索固定，使筒体从一个圆形的身体变成了一个短轴。
2m 左右的椭圆圆柱体在运输过程中不易超高。
就地松开钢索，将筒体由圆柱状修复为圆柱状，组装密封。
该公司使用这种方法生产直径达17m 的产品。
在工厂卷取最大的好处是不需要在现场花费大量的时间，可以节省大量的现场费用，产品质量更容易操控。
关于玻璃钢与钢板强度问题的相关数据描述
关于玻璃钢与钢板强度问题的相关数据描述关于材料及制品的力学性能强度及刚度的概念：强度是指材料受力破坏时，物体内的最大应力值。
根据受力情况不同，可分为拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、剪切等强度。
也可以说强度就是材料在外力作用下，抵抗破坏的能力，因此，也就是牢不牢的问题。
刚度是表示结构物对变形的抵抗能力，受同样大小的力，如果刚度大则变形小，钢丝和橡皮筋在同样大小的里作用下，钢丝变形小，说明刚度大，而橡皮筋则相反。
如果粗细不同的两根橡皮筋用同样大小的里来拉，则细的变形大，刚度就小。
玻璃钢成型时，有时在某些部位做上加强筋，就是为了提高这个部位的刚度。
因此，刚度是厚度的函数，也就变形不变形的问题。
强度主要体现在拉伸方面，刚度主要体现在弯曲方面，刚度有时比高的拉伸强度更为重要。
对于我们制作的双壁罐经过国家玻璃钢制品质量监督检验中心检测，其弯曲强度达到了187MPa，弯曲模量达到了7.13MPa，冲击韧性90.4Kj/m2。
我们使用的490#树脂做的短切纤维试验拉伸强度值为163MPa，比普通的喷射成型玻璃钢制品强度（一般130MPa）高，我们需再做拉伸试验确定一下拉伸强度值。
玻璃钢的性能优点之一：比强度高。
比强度=强度/密度，玻璃钢的密度介于1.4~2.0之间，只是普通碳钢的1/4~1/5，比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度高，某些方面甚至接近普通碳钢水平。
按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过配套碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。
关于玻璃钢与钢材等材料的比较可参考下表：Q235B弯曲强度为235MPa，玻璃钢的弯曲强度因纤维类型及含量的不同而不同，短切纤维180MPa，玻璃布300MPa，缠绕的高达700MPa。
总之，玻璃钢的强度与成型工艺有很大关系，而对于我们的双壁罐成型方式为喷射，纤维含量低，因此相对于缠绕工艺实现的双壁罐拉伸强度要低，这是资料可查的，需要我们在讲解时注意的。
要着重宣传加筋后的罐体刚度增大后通过试验显示出的刚度特性来弥补拉伸强度的不足。
压力容器设计与强度分析研究
压力容器设计与强度分析研究随着现代工业的不断发展，压力容器作为一种重要的设备，在许多工业领域发挥着重要的作用。
压力容器是指用于封装气体或液体的设备，其内部压力高于大气压力。
压力容器主要应用于石油化工、能源、化工、航空航天等领域。
首先，压力容器的设计至关重要。
在整个设计过程中，需要考虑许多因素，例如容器的尺寸、形状、承载能力等。
设计师需要根据使用环境和工作条件来选择合适的材料和结构。
此外，还需要遵循一系列国际标准和规范，确保容器的设计在实际运行中具有良好的可靠性和安全性。
在压力容器的设计中，其中一个重要的方面是强度分析。
强度分析是指对容器的主要应力和变形进行计算和评估。
通过强度分析可以确保容器在承受内外部压力的同时保持结构的稳定和完整性。
在进行强度分析时，需要考虑多种因素。
首先是容器的载荷计算，即确定所需承载力的大小。
载荷计算需要考虑到容器内外的压力、温度、材料特性以及各种工况下的加载情况，以确保设计的安全性和可靠性。
其次是材料的强度特性，包括材料的屈服强度、抗拉强度和断裂韧性等。
通过对材料的强度特性进行分析和测试，可以更好地选择适合的材料，对容器进行设计和优化。
最后还需要考虑到容器的边界条件和约束条件，以及在容器使用过程中可能产生的各种外力和环境因素。
在进行强度分析时，可以利用各种计算方法和工程软件。
常用的方法包括有限元分析、应力强度法和层板理论等。
有限元分析是一种广泛应用的计算方法，它可以将复杂的结构分割成许多小的有限元进行分析，通过求解各个有限元的应力和变形，最终得出整个结构的应力分布和变形情况。
应力强度法是一种基于结构应力的分析方法，通过计算结构的应力强度因子，来评估结构的抗裂性能。
层板理论是一种应用于薄壁结构的计算方法，通过分析结构的层板应力和变形，来评估结构的强度和稳定性。
除了设计和强度分析之外，还需要对压力容器进行一系列的检验和测试。
这些检验和测试包括可视检验、射线检验、超声波检验、涡流检验等。
玻璃钢力学性能参数
玻璃钢力学性能参数
玻璃钢的材料参数？
玻璃钢力学性能参数
一、容器
1、常压中小型容器（DN<4000）
环向抗拉强度 210Mpa
轴向抗拉强度 130Mpa
环向弹性模量 17Gpa
轴向弹性模量 10Gpa
2、常压大型容器(DN>4000)
环向抗拉强度 260Mpa
轴向抗拉强度 90Mpa
3、大型压力贮罐
环向抗拉强度 300Mpa
轴向抗拉强度 150Mpa
环向弹性模量 25Gpa
轴向弹性模量 12.5Gpa
二、管道
环向抗拉强度 300Mpa
轴向抗拉强度 150Mpa
轴向弯曲强度 140Mpa
剪切强度
面剪切强度 50Mpa
垂直剪切强度 60Mpa
环向抗拉模量 25Gpa
轴向抗拉模量 12.5 Gpa
剪切模量 7Gpa
弯曲模量 9.3Gpa
三、管件
拉伸强度 140Mpa
弯曲强度 135Mpa
压缩强度 130Mpa
拉伸模量 9.5Gpa
弯曲模量 9.0Gpa
四、玻璃钢物理及其它性能参数巴柯尔硬度 40
泊松系数 0.3
线膨胀系数 20×10-6/℃
导热系数 0.85Kal/mh℃
断裂延伸 0.8%
氧指数 30%
体积电阻率 5.5*1014Ωcm
表面电阻率 25*1011Ω
内表面粗糙率 0.0084
食品级残余单位含量 200ppm PVC-FRP层间剪切强度 7Mpa。
环氧玻璃钢压力容器的疲劳性能分析
/view/9398637.htm可链接进网站莱特莱德环氧玻璃钢压力容器的疲劳性能分析压力容器是反渗透水处理装置中的重要部件之一，压力容器根据所用的材料划分为玻璃钢类、不锈钢类以及工程类等。
玻璃钢材料具有优异的耐腐蚀性能及卫生性能，同时制品可设计性强、尺寸精度稳定、表面质量高，目前国际上反渗透水处理用压力容器以玻璃钢压力容器为主，各种大型及重点工程几乎全部采用玻璃钢压力容器。
玻璃钢力学性能的可设计性玻璃钢具有力学性能的可设计性。
在纤维增强的复合材料中，纤维是主要的承载元件，基体把纤维按—定位置排列固定。
将载荷传递到每根纤维，可根据结构受力条件和使用要求，选择性能不同的纤维和基体。
以及它们的体积百分比，设计纤维铺设方向、叠层，以及结构约形状和几何尺寸，以使结构在性能、重量和成本等方面的指标达到最优化。
玻璃钢压力容器材质分析环氧玻璃钢材料在纤维方向的拉伸疲劳性能比金属好。
环氧玻璃钢材料的疲劳强度为抗拉强度的60～90%，而金属的疲劳强度只为30～50%。
金属材料疲劳裂纹出现后，很快引起灾难性的破坏，而没有明显的预兆。
环氧玻璃钢材材料在疲劳过程中，裂纹先在纤维或基体薄弱处出现，扩展到结合面，损伤逐渐累积，直至严重分层才导致破坏，环氧玻璃钢具有较好的损伤容限和疲劳寿命。
反渗透水处理装置用玻璃钢压力容器承受循环工作压力作用，在长期作用下会逐渐产生疲劳，直至整体破坏。
玻璃钢产品疲劳性能用疲劳寿命来衡量，其是玻璃钢制品的主要性能指标。
反渗透水处理装置用玻璃钢压力容器在给定循环应力和试验条件下由开始加载到临界设计压力所经受的应力循环数称为疲劳寿命，玻璃钢压力容器的疲劳寿命应与反渗透水处理装置设计寿命相当。
/view/9398637.htm可链接进网站莱特莱德。
大直径玻璃钢压力容器强度分析
大直径玻璃钢压力容器强度分析引言大直径玻璃钢压力容器用于储存和输送高压液体或气体，广泛应用于化工、石油、医药等领域。
为确保大直径玻璃钢压力容器的安全运行，需要对其强度进行分析。
本文将对大直径玻璃钢压力容器的强度分析进行探讨。
1. 强度计算方法1.1 静压法静压法是一种常用的计算大直径玻璃钢压力容器强度的方法。
该方法基于达西定律，计算压力容器内外部分的应力和变形。
通过测量液体或气体压力和容器的几何参数，可以计算出容器的壁厚和所需的材料强度。
1.2 有限元法有限元法是一种数值计算方法，常用于计算大型和复杂结构的力学问题。
该方法通过将压力容器划分为有限个小单元，利用数学模型对每个单元进行计算，最终得到整个容器的应力和变形分布情况。
有限元法可以考虑容器的非线性效应，并能够对不同的载荷工况进行分析。
2. 材料强度参数大直径玻璃钢压力容器主要由树脂基玻璃钢复合材料制成，具有优良的耐腐蚀性和机械性能。
以下是常用的材料强度参数：•弹性模量（E）：指材料在一定应力作用下，单位面积内所产生的应变。
大直径玻璃钢压力容器通常具有较高的弹性模量，以确保容器在承受内外部压力时不会发生过度变形。
•屈服强度（σy）：指材料在无限细小的试样上的屈服应力。
大直径玻璃钢压力容器要求具有足够的屈服强度，以承受呈线性增加的外部压力。
•抗拉强度（σut）：指材料在受拉过程中破坏时的最大抗拉应力。
大直径玻璃钢压力容器通常要求具有较高的抗拉强度，以确保容器在受到外力冲击时不会破裂。
3. 强度分析过程大直径玻璃钢压力容器的强度分析过程通常包括以下几个步骤：3.1 几何建模首先，对大直径玻璃钢压力容器进行几何建模，包括容器的内外直径、高度、壁厚等参数。
可以使用计算机辅助设计软件进行建模，得到容器的几何形状描述。
3.2 材料特性输入将大直径玻璃钢压力容器的材料特性输入到强度分析模型中，包括弹性模量、屈服强度和抗拉强度等参数。
这些参数可以通过实验测试或参考相关规范获得。
压力容器的强度及安全评定分析
压力容器的强度及安全评定分析摘要：由于负荷、介质等原因，加之压力容器的使用条件越来越苛刻等原因的存在使得压力容器断裂而造成的破坏事故越来越多，所以压力容器的安全与否受到了较大的关注。
所以，对压力容器的安全及强度进行评定，了解压力容器的性能状况，对于提升压力容器的安全性能，防止事故发生有着重要的意义。
关键词：压力容器;强度;安全随着现代工业技术的快速发展，压力容器已经被广泛的应用到了轻工、纺织、电力、石油化工，以及冶金、机械和医药等行业。
在压力容器被得到广泛应用的同时，也正朝着复杂化、大型化等方向发展，越来越多的具有强大功率、复杂结构的压力容器都被投入运行。
尽管在设计压力容器时，大量使用高强度钢，焊接技术也得到了普遍应用，但是因为设计压力的提升，导致无法避免的会出现一些缺陷。
因为负荷、介质等原因带来了很多新的缺陷，加之压力容器的使用条件越来越苛刻等原因的存在使得压力容器断裂而造成的破坏事故越来越多，所以压力容器的安全与否受到了较大的关注。
因此，准确快速的找到压力容器失效的原因及规律是减少事故发生的有效办法，对于提升压力容器的安全性能，防止事故发生有着重要的意义。
1.压力容器的强度分析压力容器强度计算的基本准则之一是：在承载时容器整体（壳体等）应控制不得产生明显的塑性变形，因而将Rp0.2当作材料强度的指标是比较合适的。
而关于容器卸载后压力容器整个所残留的塑性变形量并不能成为压力容器必须要控制的因素，因此将Rr0.2当作是材料强度的控制指标明显不如将Rp0.2当作是材料强度的控制指标更为合适。
Rp0.2是很一个比较容易被准确的测定出的数值值。
以拉伸曲线的坐标原点作为起点，在变形轴线上获取标距长度为0.2%长度位置获取一点，从这个点当作是弹性直线段的平行线，并和拉伸曲线相交，这该交点标示的应力值就是Rp0.2.然而Rr0.2则是不能被准确测定出来的数值。
如果拉伸试样被加载在某一个载荷点后卸载的话，那么残余塑性变形量就正好相当于试样标距长度的0.2%，但是想要非常准确的确定这一个载荷点几乎上不可能存在的，并且这个策略的方法和过程非常的复杂，而且只能获得近似值。
压力容器结构特性分析与设计
压力容器结构特性分析与设计1. 引言压力容器作为一种用于储存或输送物质的设备，广泛应用于工业生产和民用领域。
设计和使用压力容器需要考虑其结构特性，确保其能够安全可靠地承受内外压力。
本文将对压力容器结构的特性进行分析与设计。
2. 压力容器结构特性压力容器的结构特性主要包括强度、刚度和稳定性。
在设计中，强度是最基本的要求，即容器在最大工作压力下不发生塑性变形或破坏。
刚度则确保容器在内外压力作用下不会产生过大的变形，从而保证其功能的正常发挥。
稳定性考虑容器在受到外力或其他扰动时的抗倾覆和抗滚动能力。
3. 强度分析与设计压力容器的强度分析与设计主要考虑容器壁的应力分布和薄弱点的强化。
采用有限元分析等方法可以得到应力分布情况，进而对壁厚进行选择和优化。
例如，对于圆筒形容器，应力最大的地方一般位于筒体与头部的交界处，因此可以适当增加这一区域的壁厚以提高强度。
4. 刚度分析与设计刚度分析与设计旨在确保容器在工作过程中不变形或过度变形。
一种常用的方法是通过增加支撑结构或加装支撑环使容器刚度增加。
另外，也可以通过优化容器的几何形状来增加其刚度。
例如，对于圆筒形容器，增加半径或者长度可以大幅提高刚度。
5. 稳定性分析与设计稳定性分析与设计主要考虑容器在受到外力或其他扰动时倾覆和滚动的问题。
通过合理的设计和选择支撑结构、引入抗滚环或抗倾覆支撑装置等手段，可以提高容器的稳定性。
此外，对于高压容器，还可以考虑采用多层壳体结构，增加容器的整体刚度和稳定性。
6. 材料选择与焊接技术材料选择对压力容器的结构特性至关重要。
通常选择具有良好的强度和耐蚀性的材料，如碳钢、不锈钢、合金钢等。
对于一些耐高温或特殊介质的容器，还可以选择高温合金材料。
此外，焊接技术在容器的制造过程中也起到重要的作用，高质量的焊接可以提高容器的强度和密封性。
7. 结语压力容器作为一种重要的储存和输送设备，在设计和使用中必须考虑其结构特性，确保其安全可靠。
本文对压力容器结构的特性进行了分析与设计，并介绍了强度、刚度和稳定性的考虑要点。
玻璃钢储罐结构强度与稳定性分析
玻璃钢储罐结构强度与稳定性分析玻璃钢储罐是一种常见的贮存和运输液体或气体的容器，它具有高强度、耐腐蚀、轻量化等优点，被广泛应用于化工、石油等领域。
然而，该种结构存在一定的强度与稳定性问题，本文将对此展开分析。
首先，我们来探讨玻璃钢储罐的结构强度。
玻璃钢储罐由玻璃纤维增强树脂复合材料构成，其强度主要取决于纤维的类型、体积分数和层间结合强度等因素。
一般来说，使用高强度的玻璃纤维可以提高储罐的整体强度，常见的纤维类型有玻璃纤维和碳纤维等。
此外，适当控制玻璃纤维的体积分数，增加纤维含量可以提高强度，但过高的含量可能会导致储罐结构过于脆硬。
在制造过程中，还需保证纤维与树脂之间的层间结合强度，以确保整体强度的稳定。
然而，纯粹的强度因素并不能满足储罐的使用要求，稳定性也是一项重要的考虑因素。
储罐的稳定性指的是抵抗外界荷载（如风、地震等）影响下的变形和破坏能力。
考虑到储罐的静态及动态负荷，我们可以通过有限元分析等方法，对储罐的受力情况进行模拟和计算。
例如，通过施加风压和水平地震力等荷载，得出储罐的位移、应力和变形等参数，从而评估其稳定性。
对于复杂的储罐结构，如大型储罐或非常规形状的储罐，需要使用更为精确的分析方法和模型，确保其安全稳定运行。
除了强度和稳定性外，储罐的设计和制造还需考虑到材料的腐蚀性质。
虽然玻璃钢材料本身具有良好的抗腐蚀性能，但在特定环境条件下，仍可能遭受化学物质的侵蚀，从而导致材料性能下降。
为了延长储罐的使用寿命，需要选择合适的防腐保护措施，如添加化学添加剂、涂层保护等，以提高材料的耐腐蚀能力。
此外，工程实践中还需要充分考虑储罐的运输和安装过程中的影响因素。
运输过程中，储罐往往需要承受振动、冲击等外界力的作用，因此需要采取相应的增强措施，以确保储罐的结构强度和稳定性。
在安装过程中，需要充分考虑储罐与基础之间的连接方式，以及与支撑结构的配合情况，以提高储罐的整体稳定性。
综上所述，玻璃钢储罐的结构强度与稳定性是设计和制造过程中必须考虑的重要问题。
压力容器的结构强度与性能研究
压力容器的结构强度与性能研究压力容器是一种用于贮存或运输高压物质的重要装置。
他们在化工、石油、天然气、核能等行业扮演着不可忽视的角色。
在设计和使用压力容器时，结构强度和性能的研究非常关键。
本文将探讨压力容器的结构强度和性能的研究方法和重要性。
首先，结构强度是指压力容器抵抗内外压力的能力。
在设计和制造压力容器时，必须确保其结构能够承受预期的工作条件下的压力。
结构强度的计算通常涉及材料力学和结构力学的原理。
强度计算主要考虑到材料的屈服强度、蠕变和疲劳等因素，并根据所需的安全系数来确定结构的尺寸和形状。
因此，合理预测压力容器在工作条件下的强度和故障风险对于保证其可靠性和安全性至关重要。
其次，性能研究是指对压力容器的工作性能进行评估和检验。
压力容器的性能主要包括耐压性、渗漏性、冲击散能能力等。
耐压性是指压力容器在工作条件下能够保持结构完整性而不产生破裂或变形的能力。
渗漏性是指压力容器内外流体的泄漏情况，主要考虑密封材料的性能和连接件的可靠性。
冲击散能能力是指压力容器在受到外部冲击或碰撞力时的吸能和缓冲能力。
这些性能的研究涉及材料测试、结构模拟和实验验证等多个方面。
对于压力容器的结构强度和性能研究，有几种常见的研究方法和测试手段。
首先，数值模拟是一种常用的研究方法。
通过建立复杂的数学模型和使用有限元分析等方法，可以对压力容器的结构性能进行预测和分析。
这种方法能够在较低的成本和时间消耗下提供大量的信息和结果。
其次，试验验证是确保数值模拟结果的有效手段。
通过在实验室条件下进行各种力学和材料测试，可以获得真实的数据来验证数值模拟的准确性。
最后，现场监测是实际使用压力容器时进行性能评估的重要手段。
通过安装传感器并进行实时监测，可以了解压力容器的工作状态并确保结构安全。
在压力容器的结构强度和性能研究中，存在一些挑战和难题。
首先，不同行业和应用场景对压力容器的要求各不相同。
因此，研究人员需要根据具体情况进行综合分析和设计。
压力容器的强度与设计_应力分析
m
pr 2 cos
pr cos
锥形壳体环向应力是经向应力两倍， 随半锥角a的增大而增大；
半锥角要选择合适，不宜太大。
在锥形壳体大端r=R时，应力最大，在锥顶处， 应力为零。因此，一般在锥顶开孔。
回转壳体的薄膜应力
山东省2013年5月压力容器检验员培训
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第二节 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力
回转壳体的薄膜应力
山东省2013年5月压力容器检验员培训
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一、平板变形与内力分析
1、环向弯曲应力 2、径向弯曲应力
回转壳体的薄膜应力
山东省2013年5月压力容器检验员培训
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回转壳体的薄膜应力
山东省2013年5月压力容器检验员培训
其薄膜应力的分布特点为： 顶点应力最大，经向应力与环向应力是相等的拉应力。 顶点的经向应力比边缘处的经向应力大一倍； 顶点处的环向应力和边缘处相等但符号相反。 应力值连续变化。
回转壳体的薄膜应力 山东省2013年5月压力容器检验员培训 17
㈣、薄膜应力理论在锥形壳体上的应用
锥形壳体锥截面上的薄膜应力
回转壳体的薄膜应力
山东省2013年5月压力容器检验员培训
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⑵ 回转壳体的几何特点
① 纵截面：
用过C点和回转轴的平面截开壳体得到的截面称 为纵截面。 ② 锥截面： 用过C点并与回转壳体内表面正交的倒锥面截开 壳体得到的截面称为锥截面。 ③ 横截面：
用垂直于回转轴的平面截开壳体得到的截面称为 横截面。
回转壳体的薄膜应力 山东省2013年5月压力容器检验员培训 9
⑵ 回转壳体的几何特点
大直径玻璃钢压力容器强度分析
大直径玻璃钢压力容器强度分析摘要哈尔滨乐普实业发展中心研发了长度9 m，内径460mm，工作压力为8.28MPa，侧壁开直径114mm孔的玻璃钢压力容器,是目前世界上直径最大的反渗透膜壳。
根据ASME规范的要求，产品需要在66°C介质中疲劳循环10万次后，通过6倍工作压力的爆破检验（50MPa）。
采用ASME 规范指定的复合材料力学计算公式完成厚度计算和铺层设计后，使用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN软件对产品进行了应力和应变分析，根据分析结果对补强铺层进行了调整，调整铺层的模型容器进行试验验证，并通过了ASME认证。
关键词：玻璃钢压力容器；侧壁开孔；强度计算；MSC.PA TRAN；MSC.NASTRAN ASME标准2 设计输入2.1 壳体结构和铺层设计（图1）图1 铺层结构图使用ASME规定的计算公式分别计算了筒体厚度、开孔补强层厚度，据此设计的铺层为：结构层为54.5°螺旋缠绕，共计40层，每层厚1㎜，纤维体积分数75%。
补强层采用0°(轴向)+90°(环向)纤维铺层,总纤维体积分数73%，0°纤维与90°纤维比例为1:2，厚度为120mm。
开孔直径114mm，缠绕完成后机械加工外形并开孔，加工孔底部的置口。
2.2 设计计算采用的力学性能指标见表1项目数值环向抗拉强度MPa ≥300轴向抗拉强度MPa ≥150环向弹性模量GPa ≥25轴向弹性模量GPa ≥12.5轴向弯曲强度MPa ≥160面剪切强度MPa ≥50垂直剪切强度MPa ≥60剪切模量GPa ≥7表1 环氧缠绕玻璃钢管的主要力学性能指标2.3 环氧玻璃钢单向板的主要力学性能指标见表2力学性能0°方向90°方向拉伸强度σb /MPa ≥900 ≥25拉伸模量≥45 ≥4.5泊松比μ0.3 0.3剪切/MPa ≥502.3 强度设计要求安全系数取6，在设计压力1200psi（8.28MPa）下,环向许用应变取0.002。
压力容器强度分析及优化研究
压力容器强度分析及优化研究压力容器是一种在工业生产中广泛应用的设备，它广泛应用于石油、化工、冶金、轻工等许多领域。
在生产过程中，压力容器必须承受高温、高压和化学腐蚀等多种因素的影响。
因此，在设计和制造压力容器时，必须考虑许多复杂因素。
本文将介绍压力容器的强度分析及优化研究。
一、强度分析1. 压力容器设计原则在设计压力容器时，必须根据安全、经济、适用和美观的原则进行设计，同时在设计时必须严格遵守相关的国家标准和规定。
对于不同类型的压力容器，应根据其不同的使用条件和特点进行设计。
2. 强度验算在设计压力容器时，必须进行强度验算，以确保压力容器的强度和稳定性。
强度验算应包括强度计算、应力和变形计算、疲劳寿命计算和环境适应性计算等。
这些计算可以通过数学模型、有限元分析和实验验证等多种方法进行。
3. 强度优化强度优化是一种根据预设目标或成本指标来调整材料参数、几何形状等压力容器设计参数的方法，以获得最优的强度和经济性。
通过强度优化，可以减少材料的使用和制造成本，并增加压力容器的安全性和稳定性。
二、优化研究1. 材料选择材料选择是优化设计的重要环节。
通常情况下，压力容器制造材料的选择应基于其耐腐蚀性、温度和压力等。
如不锈钢可用于耐腐蚀和高温高压的压力容器，而钛合金则可用于强度重量比高的压力容器。
2. 研究几何形状的优化几何形状的优化是通过改善压力容器的形状和结构参数来提高其整体性能和强度。
几何形状的优化可以涉及压力容器的直径、长度、壁厚和装配结构等。
优化结果需要进行实验验证。
3. 研究制造工艺的优化制造工艺的优化也是一种压力容器优化研究的方法。
通过改善制造工艺，可以减少制造成本和提高制造效率。
如采用先进的数控加工技术可减少人工误差和能源消耗。
三、总结压力容器的强度分析和优化研究是提高压力容器安全性和稳定性的一种有效方法。
通过采用数学模型、有限元分析和实验验证等多种方法，可以科学合理地设计压力容器的几何形状、材料和制造工艺。
容器强度分析实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过理论计算和实验验证相结合的方法，对某型压力容器的强度进行分析。
通过对容器结构进行应力、应变测量，验证理论计算结果，并评估容器的安全性能。
二、实验原理容器强度分析主要基于以下原理：1. 材料力学理论：根据材料力学的基本理论，分析容器在载荷作用下的应力、应变分布。
2. 有限元分析：利用有限元软件对容器进行模拟分析，预测容器在载荷作用下的应力、应变分布。
3. 实验验证：通过实验测量容器在载荷作用下的应力、应变，验证理论计算和有限元分析结果。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 压力试验机- 万能试验机- 高精度测力计- 高精度应变片- 传感器数据采集系统- 有限元分析软件2. 实验材料：- 容器材料：Q345B钢- 容器尺寸：直径1000mm，高度2000mm四、实验步骤1. 理论计算：- 根据容器设计参数，确定容器结构形式、材料属性、载荷等。
- 利用材料力学理论，计算容器在载荷作用下的应力、应变分布。
- 建立有限元模型，进行有限元分析，预测容器在载荷作用下的应力、应变分布。
2. 实验准备：- 将容器放置在压力试验机上，确保容器稳定。
- 将应变片粘贴在容器关键部位，如筒体、封头等。
- 连接传感器数据采集系统，确保数据采集准确。
3. 实验实施：- 对容器施加均匀载荷，逐步增加压力。
- 在载荷作用下，实时采集应变片数据，记录容器在载荷作用下的应力、应变变化。
- 当容器达到破坏载荷时，记录破坏情况。
4. 数据处理与分析：- 对实验数据进行整理，绘制应力、应变曲线。
- 将实验结果与理论计算和有限元分析结果进行对比，分析误差原因。
- 评估容器在载荷作用下的安全性能。
五、实验结果与分析1. 理论计算结果：- 容器在载荷作用下的应力、应变分布符合材料力学理论。
- 容器最大应力发生在筒体与封头连接处，最大应力约为215MPa。
2. 有限元分析结果：- 有限元分析结果与理论计算结果基本一致，最大应力约为215MPa。
大直径玻璃钢压力容器强度分析
大直径玻璃钢压力容器强度分析随着工业的不断发展，大直径玻璃钢压力容器已经成为了许多行业必不可少的重要设备。
在使用过程中，对于其强度分析的研究变得尤为重要，这不仅能够更好地保障使用安全，也可为之后的技术进步提供一定的参考。
本篇文章就来探讨一下大直径玻璃钢压力容器的强度分析。
首先，大直径玻璃钢压力容器的强度分析需要从其结构、材料以及使用环境等多个方面进行考虑。
在结构层面，压力容器通常包含有壳体、端头与法兰三个部分，因此对于每一个部分的受力分析都应予以考虑。
在材料方面，玻璃钢作为一种新型材料，其优点在于具有很高的强度、刚性、耐腐蚀性以及抗老化性等诸多特点，因此其强度分析应当围绕这些特点进行。
在使用环境方面，大直径玻璃钢压力容器通常面临各种各样的压力、温度、介质及振动等因素的影响，这些因素也应当被纳入到强度分析的考虑范围内。
其次，对于大直径玻璃钢压力容器的强度分析具体可以采取哪些方法进行呢？在这里，我们可以列举几个常用的方法：1. 解析法：所谓解析法，顾名思义就是通过理论分析得出结论的方法。
这种方法具有精确度高、计算速度快等特点，适用于一些比较简单的问题。
但是对于一些复杂的情况，解析法通常存在不可避免的疏漏。
2. 实验法：实验法是通过实验结果来得出结论的方法。
这种方法具有直观、可靠性高等特点，能够验证理论分析的有效性。
但是实验会受到许多因素的影响，比如设备限制、环境影响等，因此结果可能不够准确。
3. 有限元分析法：有限元分析法是目前较为流行的一种分析方法，它通过数学的方法将问题转化为一系列较小的子问题，然后通过计算机模拟出实际情况。
这种方法具有精度高、数据准确等特点，对于复杂的情况能够得出较为准确的结果。
最后，我们来说一下，对于大直径玻璃钢压力容器的强度分析，应该注意哪些问题。
首先，要注意选择合适的分析方法，在不同情况下采用不同的分析手段以达到最佳效果。
其次，要充分考虑到使用环境，特别要注意选择合适的管道连接方式、支架结构等，减小外界因素的影响。
玻璃钢压力容器
常见故障及排除方法
裂纹与断裂
如发现裂纹或断裂，应立即停止使用，并及时联 系专业人员进行修复或更换。
密封失效
检查密封件是否老化或损坏，如有问题应及时更 换。同时，确保连接部位紧固，防止密封失效。
压力异常
如发现压力异常升高或降低，应立即停止使用并 进行检查，排除故障后再重新投入使用。
06 玻璃钢压力容器的发展趋 势与未来展望
对树脂进行质量检查， 确保无杂质和颗粒物。
玻璃钢压力容器的成型工艺
手糊成型
手工铺贴玻璃纤维织物和树脂 ，逐层堆叠，控制厚度和表面
质量，适用于小批量生产。
喷射成型
将树脂和玻璃纤维混合后喷涂 在模具上，快速固化，适用于 结构简单的制品。
模压成型
将预浸料放入金属模具中，加 热加压固化，适用于批量生产 小型、复杂形状的制品。
由于保温性能良好，使用玻璃钢压 力容器能够减少能源的浪费和降低 碳排放。
降低能耗
良好的保温性能有助于降低设备运 行能耗，提高生产效率。
环保性
可回收利用
玻璃钢压力容器在使用寿命结束 后可进行回收再利用，符合可持
续发展的要求。
无污染
玻璃钢材料本身无毒无味，不会 对环境造成污染。
低维护成本
相对于传统金属压力容器，玻璃 钢压力容器的维护成本较低，且
玻璃纤维增强材料的制作
玻璃纤维织物的制备
将玻璃纤维原丝编织成织物，根据需要选择不同的织物结构 和密度。
浸润处理
将织物浸渍在树脂中，使树脂充分渗透到纤维织物的空隙中 ，形成均匀的树脂-玻璃纤维复合材料。
树脂的选择与处理
根据使用环境和压力 容器的性能要求选择 合适的树脂类型。
对树脂进行预处理， 如加热、搅拌或过滤， 以改善其流动性和渗 透性。
玻璃钢力学性能
精心整理玻璃钢的基本性能——力学性能玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。
这里，我们要提一下强度的概念。
强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载，超过这个荷载，材料就破坏了。
强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。
例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MPa，是指每平方厘米截面可承受2900Kg的拉力。
玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇铸体密度1.27左右）以及玻璃纤维的高抗伸强度（普通钢材的5倍以上）。
玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。
从高树脂含量的玻璃毡，比玻璃经性能数性能数性能数102赫兹性能数性能数106赫兹性能数性能：断裂时的伸长率（%）性能数据：1.5-4性能：介电常数1010赫兹性能数据：6.11性能性能数据性能性能数据泊松比（块玻璃）0.22正切损失102赫兹0.0042比热〔KJ/(Kg/.K)〕0.80体积电阻（Ω·cm）体积电阻（Ω·cm）1011-1013导热系数〔W/m·K）〕1.0声速ｍ／ｓ声速ｍ／ｓ5500软化温玻璃钢径发展，产量又。
玻璃钢的各羊毛：-棉纱：亚麻：尼龙：生丝：玻纤：钢：羊毛：棉纱：亚麻：-尼龙：15-40生丝：15-86玻纤：2.5-4钢：-玻璃纤维可按三种方向排列:（一）单向纤维增强的玻璃钢这一类玻璃钢，玻璃纤维定向排列在一个方向，它是用连续纱或单丝片铺层的。
在纤维方向上，有很高的弹性模量和强度，其纤维方向的强度可高达１０００ＭＰａ，但在垂直纤维方向上，其（二）双向纤维增强的玻璃钢这类玻璃钢是用双向织物铺展的，其玻璃纤维体积含量可达５０％。
在两个正交的纤维方向上，有较高的强度。
它适用于矩形的平板或薄壳结构物。
（三）准各向同性玻璃钢这类玻璃钢是用短切纤维毡或模塑料制成的，制品中各向强度基本接近，纤维体积含量一般小于３０％，适用于强度、刚度要求不高或荷载不很清楚而只能要求各向同性的产品。
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大直径玻璃钢压力容器强度分析
摘要
哈尔滨乐普实业发展中心研发了长度9 m，内径460mm，工作压力为8.28MPa，侧壁开直径114mm孔的玻璃钢压力容器,是目前世界上直径最大的反渗透膜壳。
根据ASME规范的要求，产品需要在66°C介质中疲劳循环10万次后，通过6倍工作压力的爆破检验（50MPa）。
采用ASME 规范指定的复合材料力学计算公式完成厚度计算和铺层设计后，使用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN软件对产品进行了应力和应变分析，根据分析结果对补强铺层进行了调整，调整铺层的模型容器进行试验验证，并通过了ASME认证。
关键词：玻璃钢压力容器；侧壁开孔；强度计算；MSC.PATRAN；MSC.NASTRAN ASME标准
2 设计输入
2.1 壳体结构和铺层设计（图1）
图1 铺层结构图
使用ASME规定的计算公式分别计算了筒体厚度、开孔补强层厚度，据此设计的铺层为：结构层为54.5°螺旋缠绕，共计40层，每层厚1㎜，纤维体积分数75%。
补强层采用0°(轴向)+90°(环向)纤维铺层,总纤维体积分数73%，0°纤维与90°纤维比例为1:2，厚度为120mm。
开孔直径114mm，缠绕完成后机械加工外形并开孔，加工孔底部的置口。
2.2 设计计算采用的力学性能指标见表1
表1 环氧缠绕玻璃钢管的主要力学性能指标
2.3 环氧玻璃钢单向板的主要力学性能指标见表2
2.3 强度设计要求
安全系数取6，在设计压力1200psi（8.28MPa）下,环向许用应变取0.002。
3 计算模型
该压力容器壳体由玻璃纤维布铺成，两端有挡环与壳体相连。
根据结构特点和受力情况，将壳体和挡环简化成三维六面体体元，材料特性为各项异性材料，材料失效准则采用层合板的蔡-希尔失效准则和最大应力准则。
根据结构和载荷的对称性，建立半模进行分析。
约束加在中间的对称面上，只有轴向约束。
计算模型见图2
图2 计算模型剖视图
4 计算结果
6×1200psi压力下的应力和应变计算结果见图4。
图3最大主应力云图（最大值332Mpa）
图4 最小主应力云图（最小值：-475Mpa）
图5 最大主应变云图（最大值：0.0192）
图6 最小主应变云图（最小值：-0.0233）5 强度校核
选取中间圆柱区域采用解析解法进行计算。
图7 局部单元应力张量
通过比较可知数值模型解与解析解误差很小，可以认为数值解法是正确的，模型模拟的比较真实。
由图3~6可知，在中间段处应变为0.01，在设计压力下应变为0.01/6=0.0017<0.002。
局部应力较高，下面对两处高应力区进行强度校核：
分别采用蔡-希尔失效准则和最大应力准则对强度进行校核。
蔡-希尔失效准则：
1
2
212
2
22
2
2
12
2
1=+
+
-
S Y X X τσσσσ；
区域1：圆孔处选择最大应力处单元抽取局部应力
图8 圆孔处最大压应力云图
图9 圆孔处最大拉应力云图
区域2：端头挤压区选择最大应力处单元抽取局部应力
图10 端头挤压区最大压应力
图11 端头挤压区最大拉应力
区域3：中间段选择最大应力处单元抽取局部应力
图12 中间段最大拉应力
注：当K大于等于1时破坏。
表4强度计算结果
注：当K大于等于1时破坏。
表5 强度计算结果
表6 强度计算结果（最大应变强度准则）
注：当K大于等于1时破坏。
表6强度计算结果
6 根据计算进行的改进和检验结果
根据上述计算结果，对结构设计和铺层设计进行了下述改进：
（1）缺口内壁处增加铺放4层0°铺层；以减小缺口处变形量
（2）直径114mm开口嵌入件内部端头与内壁接触面积增大一倍。
根据计算结果对其他部位结构和铺层进行了调整，并进行了10万次疲劳和6倍工作压力下的爆破试验，爆破压力达到了55MPa, 通过了ASME力学性能检测的要求，同时验证了计算的准确性。
7 结语
作为复合材料力学计算的简易工具，计算机辅助设计软件MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN非常好的模拟了圆筒壁开口产品的受力情况，对局部结构的铺层设计提供了数据支持。
通过计算改进的结构铺层设计通过了ASME 规范的要求，即66°C下的10万次疲劳后和6倍工作压力爆破检验。
该软件为产品设计、验证节约了时间和试验成本，是复合材料的产品研发的有效工具。