压力容器零部件的结构和计算[1]
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称中径公式，适用范围pc≤0.6[σ]等价于K≤1.353
3）公式来由：同圆筒轴向应力作用情况 4）计算应力的意义： 一次总体、薄膜应力（环向、经向）控制值：[σ] 。
•
•例2 一个内压球壳，设计压力p＝0.86MPa，设计温度t＝70 ℃，球壳内径Di＝12300mm，焊缝采用双面对焊，100%无 损探伤；C2=1.5mm,球壳材料20R 设计球壳厚度.
•
•封头的设 •计1、受均匀内压封头的强度计算需要考虑因素
• 由于封头和圆筒形器身相连接，所以不仅需 要考虑封头本身因内压引起的薄膜应力，还要考 虑与筒身连接处的不连续应力。
•2、受均匀内压封头的强度计算需要考虑因素
• 连接处总应力的大小与封头的几何形状和尺 寸，封头与筒身壁厚的比值大小有关。
•
•
• 分析设计：
• 必须先进行详细的应力 分析，即通过解析法或数值 方法，将各种外载荷或变形 约束产生的应力分别计算出 来，然后进行应力分类，再 按不同的设计准则来限制， 保证容器在使用期内不发生 各种形式的失效。
• 分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结构形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
• 圆平板
• 1)应力状况：
• 两向弯曲应力，径向、环向弯曲应力。
• 2)两种极端边界支持条件。
• a.简支：圆板边缘的偏转不受约束，σmax 在板中心，
•
径向应力与环向应力相等。
• b.固支：圆板边缘的偏转受绝对约束（等于零），σmax在
•
板边缘为径向应力。
• c.螺栓垫片联接的平盖按筒支圆板处理，σmax在板中心。
•
•s
•
•j
•薄壳圆筒的应力
•轴向外力
t
•y
•s•q
•Di
•p
•p
•x
•s•j
•s•q
•轴向内力 •(a)
•(b)
•图 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•轴向平
•=
•=
衡
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•截面法
•
•s
•
•j
•作用y截面x方向内力 •y
t
•s•q
的意义是： •当量圆筒在均布边界力 作用下，圆筒中轴向弯 曲应力的衰减长度
•
•无折边锥形封头小结
• 与球形、椭圆形、碟形封头相比，锥壳受力 情况最差。
•当锥壳半顶角
时，可以采用无折边结构
• 应力状况与圆筒相似，同处的环向应力等于轴 向应力的两倍， 但不同直径处应力不同
• 当锥壳两端需要加强时，加强段的厚度不得 小于与之相连的锥壳的厚度。
•开孔后使承载截面减小，破环了原有的应力分布
•接管处容器壳体与接管形成不连续结构而产生边 缘应力
•图 薄壁圆筒在内压作用下的应力 •周向应力或环向应力σθ
•经向应力或轴向应力σφ
•
•薄壳圆筒的应力（续）
•B点受力分析
•B点
•内压 P
•轴向：经向应力或轴向应力σφ •圆周的切线方向：周向应力或环向应力σθ •壁厚方向：径向应力σr
•σθ 、σφ ＞＞σr
•三向应力状 态
•二向应力状态
•
•截面法
•2、刚度失效
• 由于构件过度的弹性变形引起的失效，称为刚度失效。 •例如，露天立置的塔在风载荷作用下，若发生过大的 •弯曲变形，会破坏塔的正常工作或塔体受到过大的弯 •曲应力。
•
•2． 压力容器失效形式
•3、失稳失效
• 在压应力作用下，压力容器突然失去其原 有的规则几何形状引起的失效称为失稳失效
•单位容积的表面积最小；
•在直径、壁厚和工作压力相同的情况下，半球形封头的 应力最小两向薄膜应力相等，而且是沿经线是均匀分布 的。
•如果若厚度取与圆筒一样大小，则由不连续分析可知， 两者连接处的最大应力比圆筒周向薄膜应力大3.1%。
•缺点是球形封头深度大，直径小时，整体冲压困难，大 直径采用分瓣冲压其拼焊工作量亦较大
•即为第一主应力，经向应力
•经向应力
•为第二主应力 •另一个主应力是径向应力
•
•无力矩理论（薄膜理论）
• 薄壁壳体在内压作用下必产生应力而向外变形， •使其曲率半径增大，故必存在拉伸和弯曲应力。 •在特定条件下，认为，弯曲应力相对于拉伸应 •力可以忽略，采用这近似方法分析薄壁壳体的 •理论为无力矩理论。
•
•椭圆形封头
•1、强度计算
•K为应力增强系数或形状系 数
•
•2、特点
•椭圆形封头
•受力情况不如球形封头，比其他封头受力好。
•从薄膜应力分析，沿经线各点的应力是变化的 ，顶点处应力最大，在赤道上出现周向压应力。
•设置直变边段的目的是避免在封头和圆筒形壳 体相交的这以结构不连续处出现焊缝，从而避免 焊缝边缘应力的问题。
•任何锥壳与圆筒的连接必须采用全焊透结构。
•
•锥形封头
•锥体大端过渡区的壁厚类 •似碟形封头的计算公式
•为了改善锥体与筒体 •连接处的受力状况
•—应力增强系数，由 •和 •角的大小查表3-5决定
•
•锥形封头
•与过渡区相连接处的锥 •体壁厚按下列计算
•为了改善锥体与筒体 •连接处的受力状况
•
•平板封头
•另外球形容器占地面积
•2、球壳的应力校核公式为
小，其表面积也最小，相 应带来的保温等费用也少
，因此球形容器在石油、
化工、冶金、国防等工业
•3、圆筒的应力校核公式为
中得以广泛应用，如用以 储存乙烯、液氢、氧气、
液化石油气、天然气等。
•
受压元件球壳设计
1）应力状况：各向薄膜应力相等 2）厚度计算式：
3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的 静力平衡条件得出的。
•
•几个厚度之间关 系•1、计算厚度
•2、设计厚度 •3、名义厚度
•4、有效厚度
•圆整量， •(C1为钢材厚度负偏差)。
•
•例题1
•例1 一个内压圆筒，设计压力p＝0.8MPa，设计温度t＝100 ℃， •圆筒内径Di＝1000mm，焊缝采用双面对焊，局部无损探伤； •工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率为 •Ka＜0.1mm／y，设计受命B＝20y，试在Q235-B、16MnR两种 •料中选用两种作筒体材料，并分别确定两种材料下简体壁厚各 •为多少，由计算结果讨论选择哪种材料更省料。
• 解:C2=1.5mm.Φ=1.00
• 筒体材料 20R 插GB150
• 计算厚度按
=13.38MPa
• 设计
厚度
• 钢材厚度负偏
• 差名义
• 检厚度 查
• 根据 检查许用应力
:
• 没变化,故名义厚
•
•封头的设 计
•（a）半球形封头； （b）碟形封头；（c）椭圆形封头；（d）无折 边球形封头；（e）无折边锥形封头； （f）折边锥形封头； （g ）平板封头
•4、腐蚀失效
• 是指与介质接触的器壁受到腐蚀性介质的侵蚀而受到 •的破坏。
•
•3.强度判据和强度理论
• 我国压力容器设计标准GB150采用的强度 •判据是弹性失效准则
• 认为容器只有完全处于弹性状态时，才是安全的
，一旦结构内某点计算应力进入朔性范围，即达到 •或超过材料的屈服点，即认为容器失效了。
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
•
•圆筒的厚度计算
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
•
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两 倍。
2）壁厚计算公式：
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ
•封头的设 •计3、封头设计中采用了比较简单的方法
•在导出基本公式时利用内压薄膜应力作为强度 判据中的基本应力，而把因不连续效应产生的应 力增强影响以应力增强系数的形式引入厚度计算 公式。应力增强系数由有力矩理论解析导出，并 辅以实验修正。
•
•半球形封头
•1、强度计算
•强度计算同内压球壳
•2、特点
•在导出基本公式时利 用内压薄膜应力作为 强度判据中的基本应 力，而把因不连续效 应产生的应力增强影 响以应力增强系数的 形式引入厚度计算公 式。应力增强系数由 有力矩理论解析导出 ，并辅以实验修正。
•
•无折边锥形封头
•当锥壳半顶角
时，可以采用无折边结构
•最大薄膜应力发生在大 端
•，
•由第一强度理论，并取 •用 •取代，则其计算厚度表达式如下
•
•平板封头
•
•平板封头
•实际平板封头与圆筒体 •相连接，真实的支承既 •不是固支也不是简支。 •在承受内压时，危险应 •力可能出现在平板封头的 •中心部分，也可能在圆筒 •与平封头的连接部位
•
• —非圆形平盖的形状系数， • 3.4－2.4 ，且 ≤2.5
•
•压力容器开孔及补强设 •计1、容器开孔接管后在应力分布与强度方面将的影响
•
• 解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀
,C2=0.1x20=2mm. • 焊缝采用双面对焊，局部无损探伤 Φ=0.85 • 筒体材料 Q235-B 插GB150 =113MPa • 计算厚度按
• 设计
厚度
• 钢材厚度负偏
• 差名义
• 检厚度 查 :
• 没变化,故名义厚 度
•
• 解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀
•
•球壳的厚度计算
• 球形容器的壳体，在承受均匀内压 作用时， 其周向薄膜应力与环向薄膜应力相等，即
•第一强度理论
•考虑了容器内直径与平均直径的关系和焊接接头系 •数后，球壳的计算厚度公式为
•
•球壳的厚度计算
•1、球壳中径公式适用范围
• 当内压和内直径相同 时，球壳的壁厚约为圆筒
的一半，消耗钢材最少。
•
•2． 压力容器失效形式
•1、失效的概念
• 压力容器因机械载荷或温度载荷过高而
丧失正常工作能力。
•2、压力容器及过程设备的失效形式
•强度失效
•失稳失效
•刚度失效
•泄漏失效
•
•2． 压力容器失效形式
•1、强度失效
• 因材料屈服或断裂引起的压力容器失效， 称为强度失效。容器中某最大应力点超过屈服 点后就会出现不可恢复的变形。随着载荷的增 大，容器的朔性区不断扩大，当载荷大到某一 极限时，朔性区就会扩展到一定的一定范围， 容器便会失去了承载能力。
•
•无折边锥形封头
•，
•非圆滑过 渡，产生 边缘剪力 和边缘弯
矩
•横推力
• 壳体边缘中应 力 •显著增大
•？ • 边缘处壳体的壁厚能
否足够抵抗该最大应力
•
•无折边锥形封头
• 不需要加强
ຫໍສະໝຸດ Baidu•，
•需要加
强
•Q应力增强系 数
•
•无折边锥形封头
•，
•
•L1=2
•需要加 强
•Q应力增强系 • 数锥壳大端加强段长度
,C2=0.1x20=2mm. • 焊缝采用双面对焊，局部无损探伤 Φ=0.85 • 筒体材料16MnR 插GB150 =170MPa • 计算厚度按
• 设计 厚度
• 钢材厚度负偏 • 差名义 • • 检查: 厚结度论:对Q2•35没度-B变名化义,故厚名度义8m厚m,16MnR名
义厚度6mm,从经济性考虑最终选用 Q235-B 为宜.
• 假定壁厚与直径相比很小，认为壁厚很薄 •几乎像薄膜一样，只承受拉应力或压应力，不 •承受弯矩，且认为壳体内的应力沿厚度是均匀 •分布的。这种器壁应力又称为薄膜应力。
•
•薄壁圆筒的应力
•基本假设 •壳体材料连续、均匀、各向同性； •受载后的变形是弹性小变形；
•壳壁各层纤维在变形后互不挤压。
•典型的 •薄壁圆筒
• 以壳体主体的基本薄膜应力不超过材料的许用应
力值；而对于因总体结构不连续的附加应力，以应力 增强系数的形式引入壁厚计算公式。
•
•3.第一强度理论（最大主应力理论）
• 材料无论在什么状态下，当三个主应力中 •有一个在简单拉伸或压缩时发生的破坏的数值 •时，材料便认为是已经破坏了。
•对于内压薄壁容器的回转壳体，周向应力
•Di
•p
•p
•x
•s•j
•s•q
•(a)
•(b)
•半圆环上外力
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•周向平 衡
•=
•周向应力或环向应力
•经向应力或轴向应力
•
•圆筒的厚度计算
• 容器圆筒承受均匀内压 作用时，其器壁中产 生如下薄膜应力(设圆筒的平均直径为D,壁厚为 )
•第一强度理论
•
•圆筒的厚度计算
•
椭圆形封头
•最大拉应力在顶点
•赤道
•经向应力：最大应力在顶点。
•环向应力：最大拉应力在顶点， •变形特征：趋圆
•
最大压应力在底边
•
椭圆形封头
•K =
•
•碟形封头
•1、强度计算
•M为应力增强系数
•2、理论依据
•受力、变形特征，应力分布，稳定，控制条件与椭封相 似，
•
•锥形封头
•无折边锥形封头和折边锥形封头
压力容器零部件的结构和计 算[1]
•
•1.压力容器设计方法
• 常规设计：
• 它以薄膜应力分析和弹性 失效设计准则为基础进行压 力容器的强度设计，在开孔 接管等局部应力较复杂的部 位采用经验设计的方法进行 处理。
• 只考虑单一载荷，不考虑 交变载荷、容器的疲劳寿命 。
• 目前各国压力容器设计中 仍大量采用常规设计的方法
3）公式来由：同圆筒轴向应力作用情况 4）计算应力的意义： 一次总体、薄膜应力（环向、经向）控制值：[σ] 。
•
•例2 一个内压球壳，设计压力p＝0.86MPa，设计温度t＝70 ℃，球壳内径Di＝12300mm，焊缝采用双面对焊，100%无 损探伤；C2=1.5mm,球壳材料20R 设计球壳厚度.
•
•封头的设 •计1、受均匀内压封头的强度计算需要考虑因素
• 由于封头和圆筒形器身相连接，所以不仅需 要考虑封头本身因内压引起的薄膜应力，还要考 虑与筒身连接处的不连续应力。
•2、受均匀内压封头的强度计算需要考虑因素
• 连接处总应力的大小与封头的几何形状和尺 寸，封头与筒身壁厚的比值大小有关。
•
•
• 分析设计：
• 必须先进行详细的应力 分析，即通过解析法或数值 方法，将各种外载荷或变形 约束产生的应力分别计算出 来，然后进行应力分类，再 按不同的设计准则来限制， 保证容器在使用期内不发生 各种形式的失效。
• 分析设计可应用于承受各 种载荷、任意结构形式的压 力容器设计，克服了常规设 计的不足
• 圆平板
• 1)应力状况：
• 两向弯曲应力，径向、环向弯曲应力。
• 2)两种极端边界支持条件。
• a.简支：圆板边缘的偏转不受约束，σmax 在板中心，
•
径向应力与环向应力相等。
• b.固支：圆板边缘的偏转受绝对约束（等于零），σmax在
•
板边缘为径向应力。
• c.螺栓垫片联接的平盖按筒支圆板处理，σmax在板中心。
•
•s
•
•j
•薄壳圆筒的应力
•轴向外力
t
•y
•s•q
•Di
•p
•p
•x
•s•j
•s•q
•轴向内力 •(a)
•(b)
•图 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•轴向平
•=
•=
衡
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•截面法
•
•s
•
•j
•作用y截面x方向内力 •y
t
•s•q
的意义是： •当量圆筒在均布边界力 作用下，圆筒中轴向弯 曲应力的衰减长度
•
•无折边锥形封头小结
• 与球形、椭圆形、碟形封头相比，锥壳受力 情况最差。
•当锥壳半顶角
时，可以采用无折边结构
• 应力状况与圆筒相似，同处的环向应力等于轴 向应力的两倍， 但不同直径处应力不同
• 当锥壳两端需要加强时，加强段的厚度不得 小于与之相连的锥壳的厚度。
•开孔后使承载截面减小，破环了原有的应力分布
•接管处容器壳体与接管形成不连续结构而产生边 缘应力
•图 薄壁圆筒在内压作用下的应力 •周向应力或环向应力σθ
•经向应力或轴向应力σφ
•
•薄壳圆筒的应力（续）
•B点受力分析
•B点
•内压 P
•轴向：经向应力或轴向应力σφ •圆周的切线方向：周向应力或环向应力σθ •壁厚方向：径向应力σr
•σθ 、σφ ＞＞σr
•三向应力状 态
•二向应力状态
•
•截面法
•2、刚度失效
• 由于构件过度的弹性变形引起的失效，称为刚度失效。 •例如，露天立置的塔在风载荷作用下，若发生过大的 •弯曲变形，会破坏塔的正常工作或塔体受到过大的弯 •曲应力。
•
•2． 压力容器失效形式
•3、失稳失效
• 在压应力作用下，压力容器突然失去其原 有的规则几何形状引起的失效称为失稳失效
•单位容积的表面积最小；
•在直径、壁厚和工作压力相同的情况下，半球形封头的 应力最小两向薄膜应力相等，而且是沿经线是均匀分布 的。
•如果若厚度取与圆筒一样大小，则由不连续分析可知， 两者连接处的最大应力比圆筒周向薄膜应力大3.1%。
•缺点是球形封头深度大，直径小时，整体冲压困难，大 直径采用分瓣冲压其拼焊工作量亦较大
•即为第一主应力，经向应力
•经向应力
•为第二主应力 •另一个主应力是径向应力
•
•无力矩理论（薄膜理论）
• 薄壁壳体在内压作用下必产生应力而向外变形， •使其曲率半径增大，故必存在拉伸和弯曲应力。 •在特定条件下，认为，弯曲应力相对于拉伸应 •力可以忽略，采用这近似方法分析薄壁壳体的 •理论为无力矩理论。
•
•椭圆形封头
•1、强度计算
•K为应力增强系数或形状系 数
•
•2、特点
•椭圆形封头
•受力情况不如球形封头，比其他封头受力好。
•从薄膜应力分析，沿经线各点的应力是变化的 ，顶点处应力最大，在赤道上出现周向压应力。
•设置直变边段的目的是避免在封头和圆筒形壳 体相交的这以结构不连续处出现焊缝，从而避免 焊缝边缘应力的问题。
•任何锥壳与圆筒的连接必须采用全焊透结构。
•
•锥形封头
•锥体大端过渡区的壁厚类 •似碟形封头的计算公式
•为了改善锥体与筒体 •连接处的受力状况
•—应力增强系数，由 •和 •角的大小查表3-5决定
•
•锥形封头
•与过渡区相连接处的锥 •体壁厚按下列计算
•为了改善锥体与筒体 •连接处的受力状况
•
•平板封头
•另外球形容器占地面积
•2、球壳的应力校核公式为
小，其表面积也最小，相 应带来的保温等费用也少
，因此球形容器在石油、
化工、冶金、国防等工业
•3、圆筒的应力校核公式为
中得以广泛应用，如用以 储存乙烯、液氢、氧气、
液化石油气、天然气等。
•
受压元件球壳设计
1）应力状况：各向薄膜应力相等 2）厚度计算式：
3）公式来由：内压圆筒壁厚计算公式是从圆筒与内压的 静力平衡条件得出的。
•
•几个厚度之间关 系•1、计算厚度
•2、设计厚度 •3、名义厚度
•4、有效厚度
•圆整量， •(C1为钢材厚度负偏差)。
•
•例题1
•例1 一个内压圆筒，设计压力p＝0.8MPa，设计温度t＝100 ℃， •圆筒内径Di＝1000mm，焊缝采用双面对焊，局部无损探伤； •工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率为 •Ka＜0.1mm／y，设计受命B＝20y，试在Q235-B、16MnR两种 •料中选用两种作筒体材料，并分别确定两种材料下简体壁厚各 •为多少，由计算结果讨论选择哪种材料更省料。
• 解:C2=1.5mm.Φ=1.00
• 筒体材料 20R 插GB150
• 计算厚度按
=13.38MPa
• 设计
厚度
• 钢材厚度负偏
• 差名义
• 检厚度 查
• 根据 检查许用应力
:
• 没变化,故名义厚
•
•封头的设 计
•（a）半球形封头； （b）碟形封头；（c）椭圆形封头；（d）无折 边球形封头；（e）无折边锥形封头； （f）折边锥形封头； （g ）平板封头
•4、腐蚀失效
• 是指与介质接触的器壁受到腐蚀性介质的侵蚀而受到 •的破坏。
•
•3.强度判据和强度理论
• 我国压力容器设计标准GB150采用的强度 •判据是弹性失效准则
• 认为容器只有完全处于弹性状态时，才是安全的
，一旦结构内某点计算应力进入朔性范围，即达到 •或超过材料的屈服点，即认为容器失效了。
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
•
•圆筒的厚度计算
•圆筒中径公式适用范围
•K≤1.5，等价于Pc≤0.4[σ]tφ
•
圆筒的设计
1）应力状况：两向薄膜应力、环向应力为轴向应力的两 倍。
2）壁厚计算公式：
符号说明见GB 150。称中径公式：适用范围，K≤1.5，等 价于Pc≤0.4[σ]tφ
•封头的设 •计3、封头设计中采用了比较简单的方法
•在导出基本公式时利用内压薄膜应力作为强度 判据中的基本应力，而把因不连续效应产生的应 力增强影响以应力增强系数的形式引入厚度计算 公式。应力增强系数由有力矩理论解析导出，并 辅以实验修正。
•
•半球形封头
•1、强度计算
•强度计算同内压球壳
•2、特点
•在导出基本公式时利 用内压薄膜应力作为 强度判据中的基本应 力，而把因不连续效 应产生的应力增强影 响以应力增强系数的 形式引入厚度计算公 式。应力增强系数由 有力矩理论解析导出 ，并辅以实验修正。
•
•无折边锥形封头
•当锥壳半顶角
时，可以采用无折边结构
•最大薄膜应力发生在大 端
•，
•由第一强度理论，并取 •用 •取代，则其计算厚度表达式如下
•
•平板封头
•
•平板封头
•实际平板封头与圆筒体 •相连接，真实的支承既 •不是固支也不是简支。 •在承受内压时，危险应 •力可能出现在平板封头的 •中心部分，也可能在圆筒 •与平封头的连接部位
•
• —非圆形平盖的形状系数， • 3.4－2.4 ，且 ≤2.5
•
•压力容器开孔及补强设 •计1、容器开孔接管后在应力分布与强度方面将的影响
•
• 解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀
,C2=0.1x20=2mm. • 焊缝采用双面对焊，局部无损探伤 Φ=0.85 • 筒体材料 Q235-B 插GB150 =113MPa • 计算厚度按
• 设计
厚度
• 钢材厚度负偏
• 差名义
• 检厚度 查 :
• 没变化,故名义厚 度
•
• 解:工作介质对碳钢、低合金钢有轻微腐蚀
•
•球壳的厚度计算
• 球形容器的壳体，在承受均匀内压 作用时， 其周向薄膜应力与环向薄膜应力相等，即
•第一强度理论
•考虑了容器内直径与平均直径的关系和焊接接头系 •数后，球壳的计算厚度公式为
•
•球壳的厚度计算
•1、球壳中径公式适用范围
• 当内压和内直径相同 时，球壳的壁厚约为圆筒
的一半，消耗钢材最少。
•
•2． 压力容器失效形式
•1、失效的概念
• 压力容器因机械载荷或温度载荷过高而
丧失正常工作能力。
•2、压力容器及过程设备的失效形式
•强度失效
•失稳失效
•刚度失效
•泄漏失效
•
•2． 压力容器失效形式
•1、强度失效
• 因材料屈服或断裂引起的压力容器失效， 称为强度失效。容器中某最大应力点超过屈服 点后就会出现不可恢复的变形。随着载荷的增 大，容器的朔性区不断扩大，当载荷大到某一 极限时，朔性区就会扩展到一定的一定范围， 容器便会失去了承载能力。
•
•无折边锥形封头
•，
•非圆滑过 渡，产生 边缘剪力 和边缘弯
矩
•横推力
• 壳体边缘中应 力 •显著增大
•？ • 边缘处壳体的壁厚能
否足够抵抗该最大应力
•
•无折边锥形封头
• 不需要加强
ຫໍສະໝຸດ Baidu•，
•需要加
强
•Q应力增强系 数
•
•无折边锥形封头
•，
•
•L1=2
•需要加 强
•Q应力增强系 • 数锥壳大端加强段长度
,C2=0.1x20=2mm. • 焊缝采用双面对焊，局部无损探伤 Φ=0.85 • 筒体材料16MnR 插GB150 =170MPa • 计算厚度按
• 设计 厚度
• 钢材厚度负偏 • 差名义 • • 检查: 厚结度论:对Q2•35没度-B变名化义,故厚名度义8m厚m,16MnR名
义厚度6mm,从经济性考虑最终选用 Q235-B 为宜.
• 假定壁厚与直径相比很小，认为壁厚很薄 •几乎像薄膜一样，只承受拉应力或压应力，不 •承受弯矩，且认为壳体内的应力沿厚度是均匀 •分布的。这种器壁应力又称为薄膜应力。
•
•薄壁圆筒的应力
•基本假设 •壳体材料连续、均匀、各向同性； •受载后的变形是弹性小变形；
•壳壁各层纤维在变形后互不挤压。
•典型的 •薄壁圆筒
• 以壳体主体的基本薄膜应力不超过材料的许用应
力值；而对于因总体结构不连续的附加应力，以应力 增强系数的形式引入壁厚计算公式。
•
•3.第一强度理论（最大主应力理论）
• 材料无论在什么状态下，当三个主应力中 •有一个在简单拉伸或压缩时发生的破坏的数值 •时，材料便认为是已经破坏了。
•对于内压薄壁容器的回转壳体，周向应力
•Di
•p
•p
•x
•s•j
•s•q
•(a)
•(b)
•半圆环上外力
•
•2.2.1 薄壳圆筒的应力（续）
•周向平 衡
•=
•周向应力或环向应力
•经向应力或轴向应力
•
•圆筒的厚度计算
• 容器圆筒承受均匀内压 作用时，其器壁中产 生如下薄膜应力(设圆筒的平均直径为D,壁厚为 )
•第一强度理论
•
•圆筒的厚度计算
•
椭圆形封头
•最大拉应力在顶点
•赤道
•经向应力：最大应力在顶点。
•环向应力：最大拉应力在顶点， •变形特征：趋圆
•
最大压应力在底边
•
椭圆形封头
•K =
•
•碟形封头
•1、强度计算
•M为应力增强系数
•2、理论依据
•受力、变形特征，应力分布，稳定，控制条件与椭封相 似，
•
•锥形封头
•无折边锥形封头和折边锥形封头
压力容器零部件的结构和计 算[1]
•
•1.压力容器设计方法
• 常规设计：
• 它以薄膜应力分析和弹性 失效设计准则为基础进行压 力容器的强度设计，在开孔 接管等局部应力较复杂的部 位采用经验设计的方法进行 处理。
• 只考虑单一载荷，不考虑 交变载荷、容器的疲劳寿命 。
• 目前各国压力容器设计中 仍大量采用常规设计的方法