薄壁圆筒环向应力和轴向应力

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压力管道应力分析

压力管道应力分析压力管道是工业生产和生活中常见的工程结构，广泛用于输送水、油、气等介质。

管道内部由于介质压力的作用而产生应力，这些应力的分析对于管道的设计和使用安全至关重要。

本文将从压力管道的应力计算方法、应力分布特点以及应力分析的影响因素等方面进行探讨。

压力管道的应力计算方法主要有两种，即薄壁理论和薄壁理论的改进方法。

薄壁理论是指在管道内径与壁厚比较大的情况下，将管道近似看作薄壁圆筒，应力集中在内径和外径处，通过简化计算得出管道内壁和外壁的应力分布。

该方法适用于绝大部分工程中的压力管道计算。

薄壁理论的改进方法包括厚壁筒薄壁环假设、都笑横断面假设等，通过考虑管道截面的几何形状以及内外径比等因素，提高了应力计算的准确性。

压力管道的应力分布特点主要有三个方面，即轴向应力、周向应力和切向应力。

轴向应力指的是管道轴线方向上的应力，主要由管道内压力和温度差引起。

周向应力指的是管道截面圆周方向上的应力，主要由内压力引起。

切向应力指的是管道截面切线方向上的应力，主要由内压力和薄壁理论简化计算引起。

在传统理论中，管道的轴向应力和周向应力一般为正值，而切向应力为零。

压力管道的应力分析受到多个因素的影响。

首先是管道的材料特性，包括材料的弹性模量、屈服强度、塑性延伸率等。

管道的材料特性直接决定了管道的耐压能力和变形能力。

其次是管道的几何形状，包括内径、外径、壁厚等。

几何形状的不同会导致管道内外径比和界面摩擦等因素的改变，进而影响应力分布。

再次是管道的工作条件，包括温度、压力等。

不同工作条件下管道内部介质的物理性质会发生变化，进而影响管道的应力分布。

最后是管道的固定和支撑方式。

固定和支撑方式的不同会引起管道的应力集中，影响管道的安全性。

为了保证压力管道的正常运行和安全性，需要进行应力分析以及补强设计。

应力分析主要通过有限元分析和解析方法进行。

有限元分析是一种常用的计算机辅助工程分析方法，通过将管道模型离散化为有限个单元，计算每个单元的应力和变形，进而得到整个管道应力分布的方法。

41内压薄壁容器筒体

2020/5/12
气压试验
• 气压试验所用的气体为干燥洁净的空气、氮气或其他惰性气体。
• 气压试验时压力应缓慢上升，当升压至规定试验压力的10%且不超过0.05MPa时，保持压力 5min，对容器的全部焊缝和连接部位进行初步检查，合格后再继续升压到试验压力的50%。其后按每级为试验压力的10%的级差，逐级升到试验压力，保持压力10min。最后将压力降至实际压力至少保持30min，进行全面检查，无渗漏为合格。如有渗漏，经返修后重新试验。
复
习
• 容器的结构
2020/5/12
4-1 内压薄壁容器
• 内压薄壁圆筒与球壳的应力计算 • 强度条件与壁厚计算 • 设计参数的确定 • 压力容器实验
2020/5/12
内压薄壁圆筒的应力计算
• 沿筒体轴线方向：拉伸变形（轴向应力σz） • 沿筒体的径向：直径增大的变形（环向应力σt）
2020/5/12
计算轴向应力σz
• 采用截面法计算筒体内的应力。
• 结论：内压薄壁圆筒器壁，在其轴向与环向都有拉应力存在，而且筒体的环向应力较大，是轴向应力的2倍。即：σt=2σz。
• 实践证明：圆筒形内压容器往往从强度薄弱的纵向破裂。 2020/5/12
内压薄壁球壳的应力计算
• 可认为在通过球心截面内只存在均匀分布的拉应力。
C=C1+C2。 • 最小厚度δmin
2020/5/12
容器的校核计算
• 由设计条件求容器厚度称为设计计算。但在工程实际中也有不少情况是属于校核性计算。
2020/5/12
三、设计参数的确定
• 1、设计压力
①工作压力pw 指正常操作情况下容器顶部可能出现的最高压力。

化工容器(壳体、圆筒)应力分析

第二节回转薄壳应力分析概念壳体：以两个曲面为界，且曲面之间的距离远比其它方向尺寸小得多的构件。

壳体中面：与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。

薄壳：壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值（t/R）max≤1/10。

薄壁圆筒：外直径与内直径的比值Do/Di≤1.2。

厚壁圆筒：外直径与内直径的比值Do /Di≥1.2 。

3.2.1 薄壳圆筒的应力1．基本假设：a.壳体材料连续、均匀、各向同性；b.受载后的变形是弹性小变形；c.壳壁各层纤维在变形后互不挤压。

图2-12．B 点受力分析：内压P （ B 点）：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三向应力状态→（σθ 、σφ >>σr ）→二向应力状态因而薄壳圆筒B 点受力简化成二向应力σφ和σθ(见图2-1) 3．应力求解截面法图2-2 薄壁圆筒在压力作用下的力平衡应力求解（静定，图2-2）220442sin 222i pDD p Dt tpD pR d t tϕϕπθθθϕππσσαασσσσ=====⎰轴向平衡得圆周平衡得解得 3.2.2 回转薄壳的无力矩理论一、回转薄壳的几何要素：回转薄壳：中面是由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转而成。

母线：绕轴线（回转轴）回转形成中面的平面曲线,如OA极点：中面与回转轴的交点。

经线平面：通过回转轴的平面。

经线：经线平面与中面的交线,即OA＇平行圆：垂直于回转轴的平面与中面的交线称为平行圆。

中面法线：过中面上的点且垂直于中面的直线，法线必与回转轴相交。

第一主曲率半径R1：经线上点的曲率半径。

第二主曲率半径R2：垂直于经线的平面与中面交线上点的曲率半径(K1B )等于考察点B到该点法线与回转轴交点K2之间长度（K2B）平行圆半径r：平行圆半径。

图2-3 回转薄壳的几何要素同一点的第一与第二主曲率半径都在该点的法线上。

曲率半径的符号判别：曲率半径指向回转轴时，其值为正，反之为负。

管罐结构设计复习

管道部分第一章地下管道一、概述埋地管道的敷设程序①开挖管沟②管段组焊③试压检验④管沟回填二、管道载荷及受力分析1、载荷分类永久载荷、可变载荷、偶然载荷2、薄壁环向应力和轴向应力=2??????=4??3、厚壁管道的应力分析从图中的应力分布曲线可看出，内压引起厚壁圆筒的径向应力和环向应力沿壁厚均是变化的，且两向应力的最大值均在内壁面处，而轴向应力在横截面上则为一个常数三、许用应力与壁厚设计1、管道许用应力计算公式[σ]=K φ??K ——强度设计系数Ф——焊缝系数?——钢管的最低屈服强度2、管道壁厚设计输油管道直管段壁厚设计公式输气管道直管段壁厚设计公式t——温度折减系数注:实际使用壁厚需要加上腐蚀余量3、管材选择目前用于长输管道的钢管主要有无缝钢管和焊缝钢管两种。

(焊缝钢管是发展的主要趋势)焊缝钢管主要有直缝埋弧焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管两大类型:直缝埋弧焊钢管与螺旋缝埋弧焊钢管相比具有焊缝短、成型精度高、残余应力小、错边量小等特点,但受力状况不如螺旋缝埋弧焊钢管好四、地下管道轴向应力与变形1、轴向应力-热应力热应力：与A、L无关，仅与管材、温度、约束条件相关。

2、环向应力的泊松效应注：注意正负号（受拉为正，受压为负）3、埋地管道不同约束情况下的应力分析三种不同的热变形：嵌固段、过渡段、自由段过渡段管道单位长度上的摩擦阻力：平衡条件：fl=???∵∴即出/入土段伸缩变形量为同样长度管段自由伸缩量的一半。

注：自由段长度较短，产生的热变形量可以由垫片等一些设施吸收，而过渡段较长，产生的热变形量则需要固定支墩来吸收。

五、固定支墩的设计计算1、作用和位置把过渡段长度缩减为0的措施。

2、固定支墩的受力平衡推力P与摩擦力f（土壤对支墩抗力T）平衡。

注：上式用于支墩和土壤无相对滑移的情况支墩抗滑移校核条件：T>KΦP3、土压力种类：注：上式用于支墩和土壤有相对滑移的情况4、支墩的倾覆校核5、地耐压校核支墩前边缘对地基的压力最大，以表示，后边缘压力最小，以???表示校核条件：六、管道弯曲应力1、简单弯曲情况下的管道弯曲应力计算（嵌固）管壁外层纤维引起的轴向拉力：2、存在相对位移时的弯曲应力计算如果管道曲率很大（>125），那么???=4??，这时弯曲管道由于内压和温差引起的轴向应力恰好与直线管道相同。

化工设备设计基础第7章内压薄壁容器的应力分析

c
1
os
σ
pD 2S
1
cos
五、受气体内压的碟形封头
❖ 碟形封头由三部分经线曲率不同的壳体组成： ▪ b－b段是半径为R的球壳； ▪ a－c段是半径为r的圆筒； ▪ a－b段是联接球顶与圆筒的摺边，是过渡半径为r1的圆弧段。
❖ 1. 球顶部分
m
pD 4S
❖ 2. 圆筒部分
m
pD 4S
pD 2S
二、内压圆筒的应力计算公式
1.轴向应力σm的计算公式
介质压力在轴向的合力Pz为：
pz 4Di2p4D2p
圆筒形截面上内力为应力的合
力Nz：
Nz DSm
由平衡条件 Fz 0 得：Pz－Nz＝0
→ 4D2pDSm
m
pD 4S
【提示】在计算作用于封头上的总压力Pz时，严格地讲，应采用筒体
内径，但为了使公式简化，此处近似地采用平均直径D。
m
pR2 2S
三、环向应力计算－微体平衡方程
❖ 1.微元体的取法
❖ 三对曲面截取微元体： ▪ 一是壳体的内外表面； ▪ 二是两个相邻的、通过壳体轴线的经线平面； ▪ 三是两个相邻的、与壳体正交的圆锥面。
三、环向应力计算－微体平衡方程
❖ 2.微元体的受力分析
▪ 微单元体的上下面：经向应力σm ；
▪ 内表面：内压p作用；
❖ ⑷ 标准椭圆封头（a/b=2）
❖ 中心位置x=0处：
❖ 赤道位置x=a处：
m
pa 2S
m
pa 2S
pa S
四、受气体内压的锥形壳体
❖ 1.第一曲率半径和第二曲率半径
❖ R1＝，R2＝r/cosα
❖ 2.锥壳的薄膜应力公式

化工设备机械基础

1什么是外压容器的临界压力？临界压力与哪些因素有关？答：导致容器失稳的最小外压力或保持容器不失稳的最大外压力，称为外压容器的临界压力、用p cr表示。

临界压力与容器的几何尺寸、材料、制造质量等因素有关。

2、在外压薄壁圆筒上设置加强圈的作用是什么？答:当圆筒的壁厚确定时，设置加强圈可减小圆筒的计算长度、增大临界压力，从而提高容器承受外压力的能力；当承载要求确定时设置加强圈可减小圆筒的壁厚，从而节省材料。

3、什么是第一、二曲率半径？第一曲率半径——经线上任一点的曲率半径就是旋转壳体在该点的第一曲率半径，用r1表示.R1=K O1，O1为第一曲率中心。

第二曲率半径—-用过K点并与经线在K点的切线垂直的平面切割中间面，所得交线为一曲线，此曲线在K点的曲率半径称为旋转壳体在该点的第二曲率半径，用r2表示.R2=KO2，O2为第二曲率中心。

4法兰联接是由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组成5、压力容器法兰的密封面有平面型、凹凸型和榫槽型三种形式7、补强有整体补强和局部补强，常用的局部补强结构有补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强8失稳分为整体和局部失稳，整体又分为侧向和轴向失稳9薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应力两倍。

问题a：筒体上开椭圆孔,如何开？应使其短轴与筒体的轴线平行，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度,使环向应力不致增加很多。

10，筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝,故纵焊缝易裂，4、简述压力容器法兰和管法兰公称直径的定义。

压力容器法兰的公称直径是指与法兰相配套的容器或封头的公称直径，对于用钢板卷制的圆筒公称直径就是其内径，对用无缝钢管制作的圆筒其公称直径指钢管的外径。

管法兰的公称直径（为了与各类管件的叫法一致,也称为公称通径）是指与其相连接的管子的名义直径，也就是管件的公称通径。

3、管壳式换热器按其结构特点有管壳式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器和填料函式换热器等形式2、管壳式换热器的管板和管子胀接连接的原理是什么?胀接连接是利用管子与管板材料的硬度差，使管孔中的管子在胀管器的作用下直径变大并产生塑性变形，而管板只产生弹性变形,胀管后管板在弹性恢复力的作用下与管子外表紧紧贴合在一起，达到密封和紧固连接的目的。

第7章_内压薄壁容器的应力

二、经向应力计算公式－区域平衡方程
❖ 2.静力分析
❖
作用在分离体上外力在轴向的合力Pz为：
pz
4
D2
p
❖ 截面上应力的合力在Z轴上的投影Nz为： Nz m DS sin
❖
平衡条件 Fz 0 得：Pz－Nz＝0，即：
4
D2 p
- mDSsin
0
力Nz：
Nz DS m
由平衡条件 Fz 0 得：Pz－Nz＝0
→
4
D2
p
DS
m
m
pD 4S
【提示】在计算作用于封头上的总压力Pz时，严格地讲，应采用筒体
内径，但为了使公式简化，此处近似地采用平均直径D。
二、内压圆筒的应力计算公式
2.环向应力σθ的计算公式
分离体的取法：用一通过圆筒轴线的纵截面B-B将圆筒剖开，移走上半
3.内压薄壁圆筒的应力特点在工程中的应用
⑴在圆筒上开设椭圆形孔时，应使椭圆孔之短轴平行于筒体的轴线，以尽量减小纵截面的削弱程度，从而使环向应力增加少一些。 ⑵筒体承受内压时，筒壁内的应力与壁厚S成反比，与中径D 成正比。
第二节回转壳体的薄膜理论
一、基本概念与基本假设二、经向应力计算公式－区域平衡方程式三、环向应力计算公式－微体平衡方程式四、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围
第七章内压薄壁容器的应力分析
❖ 第一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节
内压薄壁圆筒的应力分析回转壳体的应力分析－薄膜应力理论薄膜理论的应用内压圆筒边缘应力的概念
第一节内压薄壁圆筒的应力分析
一、薄壁容器及其应力特点二、内压圆筒的应力计算公式
一、薄壁容器及其应力特点
1.薄壁容器与厚壁容器

技能鉴定复习

收集精品文档============================= ================================= ==========================================技能鉴定试题（设备部分）一、填空题：1.压力容器按承压的性质分为（内压容器和外压容器。

）2.容器零部件标准化的参数是（公称直径和公称压力。

）3.受气体压力作用的薄壁容器，其环向应力是轴向应力的（二）倍。

4.开孔会造成开孔附近应力集中，一般要采取补强措施，补强的方法有（局部补强和整体补强。

）5.法兰密封面的形式有（平面型、凹凸型和榫槽型）6.法兰分为容器法兰和管法兰，法兰连接是由（一对法兰、数个螺栓、螺母和一个垫片）组成。

7. 压力容器鞍座的包角一般取（120度、150度）。

8. 支座型式有立式支座、卧式支座，大型立式容器常采用（裙式支座），大型卧式容器采用（鞍式支座）。

9.压力试验有液压试验和气压试验两种。

10. 外压容器的失效一是强度不够，二是稳定性不足。

11. 搅拌设备最常见的轴封形式有填料密封和机械密封。

12. 常用的补强结构有补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强。

13、塔设备按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔等。

14. 塔设备按内部构件的结构可分为板式塔和填料塔两大类。

15. 填料塔常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍形填料、波纹填料、丝网填料等。

16.反应设备按结构型式可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。

17. 搅拌反应器的搅拌装置由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。

18. 压力容器按工艺用途可分为（反应容器、换热容器、分离容器、储存容器）。

19. 《压力容器安全技术监察规程》按容器的（压力等级、容积大小、介质及容器的类型）及容器在生产过程中的作用综合考虑，把压力容器分为三个类别。

==============================专业收集精品文档收集精品文档============================= ================================= ==========================================20. 换热器分为混合式、蓄热式、间壁式。

化工设备机械基础：第三章内压薄壁容器的应力分析

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2020/12/14
第二节薄膜理论的应用
代入微体平衡方程式及区域平衡方程式并求解得：
m
PD
4
,
PD
4
推论：对相同的内压，球壳的环向应力要比同直径、同厚度的圆筒壳的环向应力小一半，这是球壳显著的优点。
三、受气体内压的椭球壳（椭圆形封头）
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（一）壳体理论的基本概念壳体在外载荷作用下，
要引起壳体的弯曲，这种变形由壳体内的弯曲和中间面上的拉或压应力共同承担，求出这些内力或内力矩的理论称为一般壳体理论或有力矩理论，比较复杂；
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2020/12/14
第一节薄膜应力理论
但是，对于壳体很薄，壳体具有连续的几何曲面，所受外载荷连续，边界支承是自由的，壳体内的弯曲应力与中间面的拉或压应力相比，可以忽略不计，认为壳体的外载荷只是由中间面的应力来平衡，这种处理方法，称为薄膜理论或无力矩理论。 1、有力矩理论 2、无力矩理论（应用无力矩理论，要假定壳体完全弹性，材料具有连续性、均匀性各各向同性，此外，对于薄壁壳体，通常采用以下三点假设使问题简化） 1）小位移假设 2）直法线假设 3）不挤压假设
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2020/12/14
第二节薄膜理论的应用
一、受气体内压的圆筒形壳体
R1
R2
r
D 2
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2020/12/14
第二节薄膜理论的应用
由区域平衡方程式
m
pR2
2
PD
4
代入微体平衡方程式

内压薄壁圆筒容器讲解

pD
≤[σ]tφ
2
实际应用中还必须考虑以下几种情况：
（2）容器内径
内径Di，受力分析中的D是中面直径，D换算成 Di的形式，可得：
D Di
故有： p(Di ) ≤[σ]tφ 2
实际应用中还必须考虑以下几种情况：
（3）计算压力pc
确定筒体厚度的压力为计算压力pc
pc (Di ) t
（二）内压薄壁圆筒容器的强度条件与壁厚计算
按第一强度理论（最大主应力理论），
应使筒体上的最大应力小于或等于圆筒材料在设计温度下的许用应力[σ]t。对于内压圆筒，筒体上最大应力为环向应力σt，即：
t
pD
2
≤[σ]t
实际应用中还必须考虑以下几种情况：
（1）焊缝系数
筒体多由钢板卷焊而成，焊缝可能隐含缺陷，使焊缝及其附近金属的强度低于钢板本体强度。考虑这种影响引入焊接接头系数φ：
2
所以内压薄壁圆筒体的计算厚度δ为：
pc Di
2[ ]t
pc
实际应用中还必须考虑以下几种情况：
（4）腐蚀裕量、钢板负偏差与壁厚
考虑到介质或周围大气对筒壁的腐蚀作用，在
确定钢板所需厚度时，还应在计算厚度基础上，加
上腐蚀裕量c2，得设计壁厚
d
C2
pc Di
2[ 差，将设计厚度加上厚度
职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工设备认知与制图》课程
内压薄壁圆筒容器
吉林工业职业技术学院
内压薄壁圆筒容器
（一）内压薄壁圆筒容器的应力
设介质压力p，中间直径D，壁厚为δ。
变形分析：在内压力作用下，直径将会变大，长度也会增长。受力分析：经向拉力和环向拉力
（一）内压薄壁圆筒容器的应力

压力管道应力分析的内容及特点

压力管道应力分析的内容及特点压力管道的应用范围非常广并且应用场所都比较重要，压力管道主要扮演着运输介质物料的角色，主要应用在石油化工、天然气体、电力工程、冶金工程等重要大型建设工程中，运输或供给原料满足某种需求。

压力管道在整个管道系统和外界环境因素的影响下应具有足够的柔性来克服管道因热胀冷缩、端点位移、管道支承设置不当等原因造成的问题，也会受到流体的流动因素影响，这就增加了应力分析的复杂度，压力管道的应力分析必须将管道实际运行的情况尽可能的模拟准确才能得到接近实际的正确的分析结果。

标签：压力管道；应力；内容；特点一、管道应力分类（一）一次应力所谓一次应力过大是指由于外力荷载，如重力或压力等持续性荷载所引起的危害，它与外加载荷有一个平衡关系，会随着外加载荷的递增而递增，且不会由于达到相应材料的屈服点而自身实施限制，所以有一定的非自限性，除此之外，若是一次应力大于屈服点时其所产生管道的变形也非常明显，因此，需加强一次应力的控制，使一次应力小于许用应力值，以防止过度的塑性变形导致管道的破裂垮塌。

一次总体薄膜应力、一次弯曲应力和一次局部薄膜应力都属于一次应力的分类。

一次总体薄膜应力是指由于内压所引起的管道环向应力和轴向应力，拉伸或者压缩杆件所产生的应力。

一次弯曲应力是指沿厚度线性分布的应力，它在内表面和外表面上大小一样且方向相反。

一次弯曲应力的许用应力可以比总体薄膜应力高。

在管道支撑处或者管道与支管连接处由于外载所产生的薄膜应力可划分为一次局部薄膜应力。

（二）二次应力二次应力由热胀、冷缩和端点位移引起的，是指由于变形和其他相邻部件受到约束所引起的正应力或剪应力。

二次应力的效果通常不是平衡外荷载，而是在结构中受到相应荷载时变形所使得应力获得一定的缓解，因为二次应力自限性的特点，使它比一次应力更危险，受到更严格的限制。

（三）峰值应力峰值应力主要是因为荷载以及结构产生突然变化使得局部应力较为集中的最高值，其主要特点就是不会产生较明显的变形，并且在很短的距离之内其根源衰减，是一种引起疲劳破坏或脆性断裂的可能根源。

关于薄壁容器应力

关于薄壁容器应力
在薄壁圆筒形容器中，周向（环向）应力是轴向（径向）应力的2倍；
在薄壁球形容器中，周向（环向）应力等于轴向（径向）应力。

关于支座
最常用的支座型式有：悬挂式支座、支腿式支座、支承式支座、裙式支座和鞍式支座。

其中前四种用于立式设备，鞍式支座用于卧式设备。

裙式支座常用于高大直立设备。

关于公称直径
采用无缝钢管制造的压力容器的公称直径指的是管道的外径；
采用钢板卷制的筒体容器的公称直径指的是管道的内径；
管子的公称直径既不是管子的外径也不是管子的内径，而是一个介于内径和外径的值。

低中高碳钢含碳量和钢号
低碳钢含碳量C<0.25% 常用的钢号有08，10，15，20，25
中碳钢含碳量C在0.25%--0.60% 常用的钢号有30,35,40,45,50,55,60
高碳钢含碳量C>0.60% 常用的钢号有60,65,70。

第四讲：压力容器设计

化工常用标准椭圆形封头，a/b=2，故
顶点处：
边缘处：
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。
（4-3）——平衡方程
（4-4）——区域平衡方程
无力矩理论基本方程式：
三、基本方程式的应用
1．圆筒形壳体第一曲率半径R1=∞，第二曲率半径R2=D/2 代入方程（4-3）和（4-4）得：
与式（4-1）、（4-2）同。
2．球形壳体
2．球形壳体
球壳 R1＝R2=D/2，得：
六、最小壁厚
设计压力较低的容器计算厚度很薄。大型容器刚度不足，不满足运输、安装。限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。
壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度dmin： a. 碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm b．对高合金钢制容器，不小于2mm
七、压力试验
为什麽要进行压力试验呢？制造加工过程不完善，导致不安全，发生过大变形或渗漏。最常用的压力试验方法是液压试验。常温水。也可用不会发生危险的其它液体试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。
压力试验时，由于容器承受的压力pT 高于设计压力p，故必要时需进行强度效核。
气压试验
(4-18
(4-20)
pT -试验压力， MPa； p -设计压力， MPa； [s] 一试验温度下的材料许用应力， MPa； [s]T 一设计温度下的材料许用应力， MPa
液压试验时水温不能过低(碳素钢、16MnR不低于5℃，其它低合金钢不低于15℃)，外壳应保持干燥。设备充满水后，待壁温大致相等时，缓慢升压到规定试验压力，稳压30min，然后将压力降低到设计压力，保持30min以检查有无损坏，有无宏观变形，有无泄漏及微量渗透。水压试验后及时排水，用压缩空气及其它惰性气体，将容器内表面吹干

压力容器设计

设计厚度计算厚度腐蚀裕度
td
pDi
2[ ]t P
C2
2.51200 1.0 11.47mm 2170 0.85 2.5
8.3 内压薄壁容器的设计
名义厚度设计厚度钢板厚度负偏差圆整值
tn td C1 11.47 0.8 12.27 14mm
该厚度同时满足最小壁厚要求。储罐的水压实验压力：
F
F=Fcr
压
杆
临界载荷
失
稳
T
的
概
念
6.１压杆失稳的概念
稳定性：构件保持原有形状的能力。
失稳：构件失去原有形状的平衡。失稳现象的发生决定于构件及其作用载荷。
压杆的临界载荷Ｆcr：压杆保持直线稳定平衡时所能承受的最大轴向压力。当轴向压力达到Ｆcr时，压杆随时有失稳的可能，一旦失稳变弯，将不可能恢复。
d 环向应力为:
pD 2t
• 球形壳体的应力分析
• 环向应力和经向应力相等：
PR PD 2t 4t
椭球形壳体的应力分析
x
M
b
a
P 2tb
a4 x2 (a2 b2 )
P 2tb
a4
x 2 (a2
b2
)
2
a4
a4 x 2 (a 2
b2
)
•
顶点：
Pa a 2t b
薄壁壳体： R0 / Ri 1.2或 tn / Di 0.1
p
B
二向应力状态：经向应力、周向应力
Di
1. 经向应力 (轴向应力)
截面法求取右半部分受力分析：
p
Di
列平衡方程：
Fx 0
4
D2

压力容器应力分析

线与平行圆走同一个圆；
r——平行圆半径； R1（经线在B点的曲率半径）——第一曲率半径； R2（与经线在B点处的切线相垂直的平面截交回转曲面得一平面曲线，该
平面曲线在B点的曲率半径）——第二曲率半径，R2=r/sinφ 考虑壁厚，含纬线的正交圆锥面能截出真实壁厚，含平行圆的横截面不能截出真实壁厚。
t
gx
, 则
(0 gx)R
t
注：容器上方是封闭的
23
p0
t
R
σφ
σφ
径向朝外的p0相互抵消，产生σθ而与σφ无关，朝下的p0由筒底承担，筒底将力又传给支座和基础，朝上的p0与σφ相平衡：
2πRtσφ=πR2p0
则

p0R 2t
若容器上方是开口的，或无气体压力（p0=0）时，σφ=0
cos
将R1、R2代入混合方程得：σθ=2σφ
代入区域方程得：

pr ， 2t cos
则
pr
t cos
可见：① 平行圆半径 r 越小，应力σφ、σθ也越小，锥顶处应力
为零
② 倾角α越小，应力σφ、σθ也越小，α=0时，与圆筒应
力相同，α=90°时，与平板应力相同
18
压力容器应力分析
14
图2-6中：mom′——由纬经锥面mdm′截取的部分壳体，称为区域壳体。
rm——纬线mm′的平行圆半径 σφ——意义同前 α——σφ方向线与回转轴oo′的夹角，α=90°－φ，
sinφ=r/R2 nn——由两个正交锥面切割得到的、经向宽度为
dl的环带
r 、dr ——nn 环带的平行圆半径及其增量
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在图b中：因壳体沿经线的曲率常有变化，故Nφ随φ变化，因 abcd是微元体，故Nφ随φ的变化量很小，可忽略，则σφ+dσφ≈σφ；Nφ+dNφ≈Nφ

2023年青岛公需科目题目答案-压路机操作工技师、高级技师

压路机操作工技师、高级技师1、法兰垫片的要求主要是（）。

(单选)A.回弹和变形能力B.强度和刚度C.宽度和较细的粗糙度D.硬度正确答案：A您的答案：A2、薄壁圆筒的环向应力是轴向应力的（）倍。

(单选)A.1B.2C.3D.4正确答案：B您的答案：B3、管道对接焊口组对应做到内壁齐平，对于钢管，内壁错边量应（）。

(单选)A.不宜超过壁厚的5％，且不大于1.5mmB.不宜超过壁厚的10％，且不大于2mmC.不宜超过壁厚的15％，且不大于2.5mmD.不宜超过壁厚的5％，且不大于2.5mm正确答案：B您的答案：B4、为保证管路工作时的安全而规定的一种最大压力称( )。

(单选)A.公称压力B.工作压力C.试验压力D.公称直径正确答案：B您的答案：B5、判断二极管的极性时，不可以采用（）。

(单选)A.数字式万用表B.兆欧表C.数字表、指针表均可D.指针式万用表正确答案：B您的答案：B6、活动扳手使用时应让固定钳口承受主要作用力，其正确的使用方法是( )。

(单选)A.固定钳口用力B.活动钳口用力C.可以加长手柄D.可以用它敲击工件正确答案：A您的答案：A7、圆盘剪床剪切时，在剪切前根据被剪板料的厚度，调整上下两圆盘滚刀间的间隙。

一般垂直方向间隙为（）板厚，水平方向间隙为（）板厚。

(单选)A.1/4，1/5B.1/3，1/4C.1/2，1/3正确答案：B您的答案：B8、经常拆卸段的高压管路宜采用( )。

(单选)A.法兰连接B.螺纹连接C.承插连接D.焊接连接正确答案：A您的答案：A9、滚动轴承、皮带轮、齿轮、联轴器等轴上零件的拆卸，应选用的工具是( )。

(单选)A.扒轮器B.梅花扳手C.管子钳D.套筒扳手正确答案：A您的答案：A10、载重汽车上广泛采用的是（）式机械变速器。

(单选)A.三轴B.二轴C.四轴D.五轴正确答案：A您的答案：A。