外压圆筒的设计计算课件

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1、外外压圆筒的设计计算压圆筒的设计计算外外压圆筒筒设计解析法解析法图算法算法特点：反复特点：反复试算，比算，比较繁繁琐。图算法原理：（算法原理：（标准准规范采用）范采用）（4-8）（4-15）第三节 外压圆筒的设计计算为避开材料的避开材料的弹性模量性模量E（塑性状（塑性状态为变量），采用量），采用应变表征失表征失稳时的特征：的特征：不论长圆筒或短圆筒，失稳时周向应变（按单向应力时的虎克定律）为：将长、短圆筒的 pcr公式分别代入应变式中，得长圆筒 短圆筒第三节 外压圆筒的设计计算令令A=cr，以，以A作为横坐标，作为横坐标，L/Do作为纵坐标，作为纵坐标，Do/te作为参量绘成曲线；见图作为参量

2、绘成曲线；见图4-11（1）几何参数）几何参数计算算图：L/Do-Do/te-A关系曲关系曲线与材料与材料弹性模量性模量E无关，无关，对任何任何钢材的筒体都适用。材的筒体都适用。第三节 外压圆筒的设计计算长圆筒筒与与纵坐坐标平行的直平行的直线簇，失簇，失稳时 周向周向应变A与与L/Do无关；无关；短短圆筒筒斜平行斜平行线簇，失簇，失稳时A与与 L/Do、Do/te都有关。都有关。（2）厚度）厚度计算算图（不同材料）：（不同材料）：B-A关系曲关系曲线即由L/Do，Do/te图4-11周向应变A找出A与pcr的关系判定筒体在操作外压力下是否安全。临界压力pcr，稳定性安全系数m，许用外压力p，故

3、 pcr=mp查第三节 外压圆筒的设计计算以A和B为坐标轴的厚度计算图，以为基础，图图4-12图图4-15为几种常用钢材的厚度计算图。温度不同，曲线不同；直线部分表示材料处于弹性，属于弹性失稳，B与A成正比，由A查B时，若与曲线不相交，则属于弹性失稳，可由，求取B。令 B=，GB150取m=3，代入上式得：由由该式建立式建立B与与A的关系的关系图第三节 外压圆筒的设计计算工程工程工程工程设计设计方法方法方法方法 外外压圆筒筒（Dote）薄壁薄壁圆筒（筒（Dote20）失失稳Dote20厚壁厚壁圆筒（筒（Dote20）失失稳强度失效度失效第三节 外压圆筒的设计计算Do/te20薄壁筒体，薄壁筒体

4、，稳定性校核：定性校核：a.假假设名名义厚度厚度tn，令，令te=tn-C，算出，算出L/Do和和Do/te；b.以以L/Do、Do/te值由由图4-11查取取A值（遇中（遇中间插插值），若），若L/Do值大于大于50，则用用L/Do=50查图；若；若L/Do值小于小于0.05，则用用L/Do=0.05查图c.由材料选由材料选厚度计算图（图厚度计算图（图4-12图图4-15）第三节 外压圆筒的设计计算B 按按(a)式式计算算许用外用外压p温度温度对应的曲的曲线在在图上没有上没有时，插，插值（b）A在材料在材料线左方左方时，按，按(b)式式计算算许用外用外压p：系系 数数 A设计温度温度根根据据

5、(a)第三节 外压圆筒的设计计算图算法求解过程第三节 外压圆筒的设计计算d.pcp且且较接近接近假假设的名的名义厚度厚度tn合理合理pcp假假设tn不合理不合理重重设tn，直到，直到满足足第三节 外压圆筒的设计计算1、真空容器、真空容器有安全装置时：有安全装置时：无安全装置时：无安全装置时：p=0.1Mpa 2、带夹套的真空容器、带夹套的真空容器p取真空容器的设计压力加上夹套压力取真空容器的设计压力加上夹套压力3、其它外、其它外压容器（包括容器（包括带夹套的外套的外压容器）容器）p应不不小小于于容容器器正正常常工工作作过程程中中可可能能出出现的的最最大大内内外外压力差力差即：即：p(po-pi

6、)max注意：最大内外注意：最大内外压差的取差的取值四、四、设计参数参数的的规定定设计压力力第三节 外压圆筒的设计计算四、四、设计参数参数的的规定定压力力试验第三节 外压圆筒的设计计算不不带夹套的外套的外压容器和真空容器容器和真空容器试验压力力带夹套外套外压容器容器夹套容器是由内筒和套容器是由内筒和夹套套组成的多腔成的多腔压力容器，各腔的力容器，各腔的设计压力通常是不同的，力通常是不同的，应在在图样上分上分别注明内筒和注明内筒和夹套的套的试验压力力值。内筒内筒试验压力力在确定了在确定了夹套套试验压力后，力后，还必必须校核内校核内筒在筒在该试验压力下的力下的稳定性。定性。如不能如不能满足外足外压

7、稳定性要求，定性要求，则在作在作夹套套的液的液压试验时，必，必须同同时在内筒保持一定在内筒保持一定的的压力，以确保力，以确保夹套套试压时内筒的内筒的稳定性。定性。夹套：套：按内按内压容器确定容器确定试验压力。力。第三节 外压圆筒的设计计算注意：注意：计算算长度度第三节 外压圆筒的设计计算计算算长度度：筒体外部或内部两相：筒体外部或内部两相邻刚性构件之性构件之间的最大距的最大距离，通常封离，通常封头、法、法兰、加、加强圈等均可圈等均可视为刚性构件。性构件。第三节 外压圆筒的设计计算第三节 外压圆筒的设计计算加加强圈的圈的设计计算算将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体厚将长圆筒转化为短圆筒，可

8、以有效地减小筒体厚度、提高筒体稳定性。度、提高筒体稳定性。目的目的加加强圈圈设计加加强圈的圈的间距距截面尺寸截面尺寸结构构设计第三节 外压圆筒的设计计算1、加、加强圈的圈的间距距设置加置加强圈，必圈，必须使其属于短使其属于短圆筒才有筒才有实际作用。作用。加强圈数量增多，加强圈数量增多，Lmax值减小，筒体厚度减薄；反值减小，筒体厚度减薄；反之，筒体厚度须增加。之，筒体厚度须增加。第三节 外压圆筒的设计计算2、加、加强圈截面尺寸的确定圈截面尺寸的确定目目 的：的：增增强筒壁截面的抗弯曲能力筒壁截面的抗弯曲能力方法思路：方法思路：通通过增加截面增加截面惯性矩性矩 J 来提高筒壁截面的抗来提高筒壁截

9、面的抗弯曲能力，弯曲能力，满足足 Js大于并接近大于并接近J设置置位置位置容器内部：容器内部：焊接接总长不小于不小于 筒体内筒体内圆周周长的的1/3容器外部：容器外部：焊接的接的总长不小于不小于 筒体外筒体外圆周周长的的1/23、加强圈的结构设计、加强圈的结构设计工字钢工字钢其它型钢其它型钢常用常用型型钢扁扁钢角角钢材料：多材料：多为碳素碳素钢。筒体筒体为贵重金属，在筒体外部重金属，在筒体外部设置碳素置碳素钢加加强圈，圈，节省省贵重金属。重金属。第三节 外压圆筒的设计计算 加加强圈两圈两侧的的间断断焊缝可可错开或并排，但开或并排，但焊缝之之间的最大的最大间隙隙对外加外加强圈圈为8n，对内加内加强圈圈12n（n为筒体的名筒体的名义厚度）。厚度）。第三节 外压圆筒的设计计算加加强圈的形式及圈的形式及连接接结构构要求：要求：3、加、加强圈的圈的结构构设计（续）#加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意削弱或割断。削弱或割断。#设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，削弱或割断的弧长不得大于图削弱或割断的弧长不得大于图4-18所给定的值。所给定的值。第三节 外压圆筒的设计计算本节重点（1）外压容器设计参数的规定；（2）设置加强圈的目的及结构要求。