第9章 外压薄壁圆筒与封头的强度设计.ppt

第九章外压薄壁圆筒与封头的设计第一节概述二、容器失稳型式的分类42.轴向失稳第二节临界压力⑵圆筒的S/D相同，筒体越短临界压力越高；
⑶筒体的S/D和L/D值均相同时，存在加强圈的筒体临界压力高。
计算长度：指两个刚性构件（如法兰、端盖、管板及加强圈等）间的距离。对与封头相联的筒体来说，计算长度应计入凸形封头1/3凸面高度。2.筒体材料性能的影响
筒体的临界压力与材料的强度没有直接关系。材料的弹性模量E和泊松比μ值越大，抵抗变形的能力就越强，因而其临界压力也就越高。
【注意】钢材的E和μ值相差不大，选用高强度钢代替一般碳钢制造外压容器，不能提高筒体的临界压力。
3.筒体椭圆度和材料不均匀
稳定性破坏主要原因不是壳体存在椭圆度或材料不均匀。因为即使壳体的形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时也会失稳。
壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使其临界压力的数值降低，即能使失稳提前发生。

载荷不对称性，边界条件等因素三、外压圆筒的分类四、临界压力的理论计算公式2.钢制短圆筒3.刚性圆筒
刚性圆筒不会失稳破坏，只需进行强度校验。其强度校验公式与计算内压圆筒的公式一样。五、临界长度2.短、刚性圆筒的临界长度第三节外压圆筒的工程设计二、外压圆筒壁厚设计的图算法外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体几何尺寸（Se，D0，L）之间的关系垂直线段（对应长圆筒）与倾斜直线（短圆筒）。曲线的转折点所表示的长度是该圆筒的长、短圆筒临界长度。
利用这组曲线，可以迅速找出一个尺寸已知的外压圆筒失稳时筒壁环向应变是多少。
一个尺寸已知的外压圆筒，当它失稳时，其临界压力是多少？为保证安全操作，其允许的工作外压又是多少？若将失稳时的环向应变与允许工作外压的关系曲线找出来，那么就可能以失稳时的环向应变ε为媒介，将圆筒的尺寸（D0、Se、L）与允许工作外压直接通过曲线图联系起来。2.外压圆筒和管子壁厚的图算法
⑴对D0/Se≥20（薄壁）的圆筒和管子
①假设Sn，令Se=Sn-C，而后定出比值L/D0和D0/Se；
②在图11－5的左方找到L/D0值，过此点沿水平方向右移与D0/Se线相交（遇中间值用内插法），若L/D0＞50，则用L/D0=50查图，若L/D0＜0.05，则用L/D0=0.05查图；
③过此交点沿垂直方向下移，在图的下方得到系数A；④根据所用材料选用图，在图下方找出由③所得的系数A。
若A值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点沿水平方向右移，在图的右方得到系数B，并按下式计算许用外压力[p]：

若A值落在设计温度下材料线的左方，则用下式计算许用外压力[p]：

⑤比较p与[p]，若p＞[p]，则需重新假设Sn，重复上述步骤直至[p]大于且接近于p为止。⑵对D0/Se＜20（厚壁）的圆筒和管子
①用与D0/Se≥20时相同的步骤得到系数B值。但对于D0/Se＜4.0的圆筒和管子应按下式计算A值：

系数A>0.1时，取A=0.1。
②用①所得的系数B，按下式计算[p]1和[p]2，并取较小者为圆筒的许用外压力，即：

③比较p与[p]，若p＞[p]，则需重新假设Sn，重复上述步骤直至[p]大于且接近于p为止。三、外压容器的试压第四节外压球壳与凸形封头的设计若A值落在设计温度下材料线的左方，按下式计算许用外压力[p]：

④比较p与[p]，若p＞[p]，则需再假设Sn，重复上述计算步骤，直至[p]大于且接近p时为止。第五节加强圈的设计二、加强圈的间距三、加强圈尺寸设计四、加强圈与筒体间的连接