压力容器应力讲课.ppt

2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 3、比较两种支承 a. 边界条件 周边固支时: 周边简支时: 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 过程设备设计 b. 挠度 周边固支时，最大挠度在板中心 周边简支时，最大挠度在板中心 （2-70） （2-71） 简支 固支 表明: 周边简支板的最大挠度远大于周边固支板的挠度。 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 c. 应力 周边固支圆平板中的 最大正应力为支承处 的径向应力，其值为 （2-72） 周边简支圆平板中的 最大正应力为板中心处 的径向应力，其值为 （2-73） 表明: 周边简支板的最大正应力大于周边固支板的应力。 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 最大正应力与 同一量级； 最大切应力则与 同一量级。 因而对于薄板Rt，板内的正应力远比切应力大。 内力引起的切应力： 在均布载荷p作用下，圆板柱面上的最大剪力 ， （ 处） 近似采用矩形截面梁中最大切应力公式 得到 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 ●若构成板的材料和载荷已确定，则减小半径或增加厚度都 可减小挠度和降低最大正应力 ●工程中较多的是采用改变其周边支承结构，使它更趋近于 固支条件 ●增加圆平板厚度或用正交栅格、圆环肋加固平板等方法 来提高平板的强度与刚度 和 与圆平板的材料（E、μ）、半径、厚度有关 从以上可以看出： 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 4、结论 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 二、承受集中载荷时圆平板中的应力 图2-35 圆板中心承受集中载荷时板中的剪力Qr 采用与求解均布载荷圆平板应力相同的方法，可求得周边固支与周边简支圆板的挠度和弯矩方程及计算其应力值 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 图2-36 外周边简支内周边承受均布载荷的圆环板 ◆通常的环板仍主要受弯曲，仍可利用上述圆板的基本方程求解环板的应力、应变，只是在内孔边缘上增加了一个边界条件。 ◆当环板内半径和外半径比较接近时，环板可简化为圆环。圆环在沿其中心线（通过形心）均布力矩M作用下，矩形截面只产生微小的转角 而无其它变形，从而在圆环上产生周向应力。这类问题虽然为轴对称问题，但不能应用上述圆平板的基本方程求解。 2 压力容器应力分析2.3 平板应力分析 2 压力容器应力分析 2 压力容器应力分析 2.1 回转薄壳应力分析 2.1.1 薄壳圆筒的应力 2.1.2 回转薄壳的无力矩理论 2.1.3 无力矩理论的基本方程 2.1.4 无力矩理论的应用 2.1.5 回转薄壳的不连续分析 2.2 薄壁圆筒应力分析 2.2.1 弹性应力 2.2.2 弹塑性应力 2.2.3 屈服压力和爆破压力 2.2.4 提高屈服承载能力的措施 2 压力容器应力分析 2.3 平板应力分析 2.3.1 概述 2.3.2 圆平板对称弯曲微分方程 2.3.3 圆平板中的应力 2.3.4 承受轴对称载荷时环板中的应力 2.4 壳体的稳定性分析 2.4.1 概述 2.4.2 外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 2.4.3 其他回转薄壳的临界压力 2.5 典型局部应力 2.5.1 概述 2.5.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 2.5.3 降低局部应力的措施 2 压力容器应力分析2.4 壳体稳定性分析 一、失稳现象 2、承受外压壳体失效形式： 强度不足而发生压缩屈服失效 刚度不足而发生失稳破坏 （讨论重点） 1、外压容器举例 （1）真空操作容器、减压精馏塔的外壳 （2）用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体 2 压力容器应力分析2.4 壳体稳定性分析 过程设备设计 3、失稳现象： 承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时， 壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载 荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳 体的屈曲（buckling）或失稳（instability）。 定义: 实质: 从一种平衡状态跃到另一种平衡状态; 应力从压应力变为弯应力。 现象: 横断面由圆变为波浪形，见表2-5 2 压力容器应力分析2.4 壳体稳定性分析 4、失稳类型： 弹