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1、外压容器设计一、外压容器的稳定性1、外压容器的稳定性概念外压容器的失效形式 强度不足破裂失稳刚度不足2、临界压力(1) 临界压力( P 临):导致筒体失稳时的外压。临界压应力(临)：筒体在P临作用下筒体内存在的环向应力。(2)许用压应力为保证外压容器的使用安全，设计压力应当满足如下条件：p 仏=PmP临三mPP 临 23P(3)影响临界压力的因素 P临与筒体尺寸的关系(i) 当L/D相同时，S/D(ii) 当S/D相同时，L/DL/D式中：m一稳定系数,我国规定m=3P设计压力抗弯曲 P 临 圆筒越短P临圆筒越长 P临短圆筒：能得到封头支撑作用的圆筒 长圆筒：得不到封头支撑作用的圆筒S/D相同
2、时，短圆筒的P临高(iii)当S/D、L/D都相同时，有加强圈者P临高 P 临与材料性质的关系因圆筒体失稳时，其压应力并没达到材料的屈服极限 说明P临与材料的屈服极限无直接关系。 而材料的弹性模量E对E抗变形能力，P临各种材料的 E 值相差不大,所以采用高强度钢代替一般碳钢制造外压容器并不能提高圆筒的 P 临，相反还增加了容器的成本。材料的组织不均匀性合同体的不圆度将使P临下降。二、外压容器的设计1、理论公式计算法（1）壁厚的计算钢制长圆 :钢制短圆筒：2.5P = 2.6 E T 临LD将P临23P 代入可得1）钢制长圆筒：3PS 二 D 322E + Cmm2）钢制短圆筒:3P LS =
3、D（证-万）0-4 + C mm 3）刚性圆筒一般：SL 的圆筒叫刚性圆筒一般不存在失稳，因此只考虑强度即可（2）临界长度L临当短圆筒的长度大到某一临界值L临时，封头对筒体的支撑作用将完全消失，这时短圆筒 的P临将下降到长圆筒的P临，即:（So）2.5“ S ）2.6 eLD= 2.2 2 （节）3LD解得：厶临=1.17为区别长短圆筒的临界长度当LL临时，为长圆筒（3）用理论公式设计的步骤 设理论壁厚为So,并选定材料 计算 L 临 比较确定圆筒类型L与L临，确定圆筒类型 根据圆筒类型计算P临 计算许用应力P= P临/3比较:设计压力P与P临若PWP，且接近，假设的So合适若pp，这说明假设
4、So过薄，需重新假设 实际壁厚 S=So +C2、图算法（1）算图的由来 临界压应力：P Db 二 一临2 S应变： G =临E长圆筒的应变：PD临2 ES 0SD2.2 E ()2.5()D S02 ES=1.1(护短圆筒的应变：S(0)1.5=13-D-LDSD2.6 E(d0)2-5 ()L2 E (-)D可见： =f(D/S。L/D)r;.-joo20G4wQ. 1! iI 门貝:ii -. 1一1Ub 2 %电让52OrDDOOdlO.OQPQ!罔4一四外医劉怖供總时L/D卄Dn/Sc fj5的关理电农L、D、S。. PItItG P D m PD =临=临E 2 ES2 ES00
5、可得：p=(m e ) S-B = EmSP = B 才B = ? E作曲线 m说明：1）较小时E=常数，曲线为直线2）较大时E=常数，为曲线3）温度不同，E值不同，曲线不同4）大部分钢材的E值相近，因此直线部分斜 率相近，但比例极限和屈服极限差别较大，因 此曲线转折点的位置和走向不同所以曲线适用于不同的屈服极限（2）球形线P Rb =临_i 临2S0b& 临=0.0012 ER100S（3）算图的应用 假设So ，计算L/D。、Do /So 根据材料O临确定线图 根据L/Do Do /So确定 根据和设计温度B 计算P=B S/Do 比较：若PWP，且接近，假设So合适若PP，假设So过薄，重设 实际壁厚 S=So + C
外压容器设计
