PPT《第四章压力容器设计 CHAPTER ⅣDesig》

结构不连续效应→薄膜应力;

过程设备设计 ㈡、二次应力Q: 定义: 由容器自身或相邻部件约束产生的正应力或剪应力 特点:1)满足变形协调条件 2)具有自限性: 局部屈服→相邻部分约束缓解 →变形协调→σ、变形不再继续增大.所以危害更小/限制变宽 例:1)总体不连续处弯曲应力( 2)总体 ㈢、峰值应力F 定义: 由局部结构不连续和局部热应力引起的而叠加到一次 加二次应力之上的应力增量. 特点: 1)高度局部性,与筒体δ一个数量级 2)σ沿δ非线性分布,不会引起整个结构的明显变形. 3) 是导致疲劳破坏、脆性断裂的可能根源→限制较严 4) 一般设计中不考虑,只有在疲劳分析中才加以限制. 例: 1) 局部不连续总应力中扣除一次和二次应力后的剩余部分. 例: 平板开孔受均匀拉伸 2) 结构的小热点处(如加热蛇管、容器壳壁连接处)的热应力. 过程设备设计 过程设备设计 3) 碳钢容器内壁奥氏体堆焊层或衬里中的热应力. 4) 厚壁圆筒中径向温度梯度引起的热应力中的非线性分量. 5) 复合钢板中因复层与基体线膨胀系数不同而在复层中引起 的热应力. 注意:只有韧性较高的材料,允许出现局部塑变,上述分类才有意义 (即应力分类的前提条件是材料为塑性材料)若是脆性材料,P和Q影响没有明显不同,应力分类就没有意义;

压缩应力主要与容器稳定性有关,也不需分类. 压力容器典型部位的应力分类:见表4-15 过程设备设计 1. 应力强度 压力容器的强度设计和计算中,必须根据强度理论建立各个主应力与许用应力之间的关系 应力强度的概念 应力强度: 最大主应力与最小主应力之差 分类: , , , and (1) 一次总体薄膜应力强度 SⅠ(Pm) (2)一次局部薄膜应力强度 SⅡ(PL) (3)一次薄膜(总体或局部)加一次弯曲应力强度SⅢ(PL+Pb) (4)一次加二次应力强度 SⅣ(PL+Pb+Q) (5)峰值应力强度SⅤ(PL+Pb+Q+F) 4.4.3 应力强度计算 过程设备设计 2. 应力强度计算步骤 ⑴找6个应力分量: 每个符号代表6个应力分量 ⑵各类同向应力→代数叠加;

⑶计算各自的主应力: >

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⑷按最大剪应力理论计算应力强度: Ⅲ Ⅳ Ⅴ 过程设备设计 4.4.4 应力强度限制 1.设计应力强度 比较 1.5 1.5 2.6 分析设计 1.6 1.6 3.0 常规设计 2. 极限分析 假设: 1)小变形 2)材料是理想弹塑性材料 3)简单加载: 外载和应力按同一比例增加的加载. 含义: 容器在某一载荷下整体屈服,结构达到极限承载能力.塑性失效) 解决: 1)极限载荷 2)虚拟弹性应力 3)限制条件 目的: 确定SⅢ的限制条件: Ⅲ 求解方法:以矩形截面梁为例 极限载荷 限制条件 过程设备设计 过程设备设计 ⑴纯弯曲: 研究对象―矩形截面(宽b、高h),受纯弯曲梁 . 外载――弯矩M 过程设备设计 计算:1)只上、下表面 2) 塑:弯矩 3) (全屈服): 极限载荷 比较: 虚拟弹性应力: 过程设备设计 设计: 有安全裕度,两边同除ns=1.5→限制值 限制条件: 拉弯⑵ 联合作用: 类似分析:PL+ Pb≤1.5Sm 所以 SⅢ≤1.5KSm …安全 过程设备设计 3. 安定性分析 安定性―指结构在载荷的反复变化过程中,变形趋于稳定,不会出现塑性变形的连续循环,则认为结构是安定的.丧失安定后的结构会在反复加载卸载中引起新的塑性 变形,导致塑性疲劳或大变形而发生破坏. 目的―确定压力容器对Q的限制值 假设―同极限设计准则①小变形 ②理想塑材 ③简单加载 ⑴ <