华东理工大学：《压力容器设计》第四章 外压容器设计

第四章外压容器设计 第一节概述 第二节外压薄壁圆筒的稳定性计算 第三节外压圆筒的设计计算 第四节外压封头和法兰设计

1 第四章 外压容器设计 第一节 概述 第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算 第三节 外压圆筒的设计计算 第四节 外压封头和法兰设计

第一节概述 外压容器的失效形式 外压容器的失效形式有两种: ☆发生压缩屈服破坏; ☆当外压达到一定的数值时,壳体的径向挠度 随压缩应力的增加急剧增大,直至容器压扁 ,这种现象称为外压容器的失稳或屈曲

2 第一节 概述 一、外压容器的失效形式 外压容器的失效形式有两种： ❖ 发生压缩屈服破坏; ❖ 当外压达到一定的数值时，壳体的径向挠度 随压缩应力的增加急剧增大，直至容器压扁 ，这种现象称为外压容器的失稳或屈曲

第一节概述 二、临界压力 外压容器发生失稳时的相应压力称为临界压力 薄壁圆筒受侧向均布外力作用,一旦达到临界压力时 ,沿周向将形成几个波。 外压圆筒的失稳形态

3 第一节 概述 二、临界压力 外压容器发生失稳时的相应压力称为临界压力 。 薄壁圆筒受侧向均布外力作用，一旦达到临界压力时 ，沿周向将形成几个波。 外压圆筒的失稳形态

第一节概述 临界压力 临界压力除与圆筒材料的E、μ有关外,主要和 圆筒长度与直径之比值、壁厚与直径的比值有关。 早期对外压圆筒的分析是按照理想圆柱壳线性小 挠度理论进行的,但失稳实验表明该分析结果不正确, 根本原因壳体失稳本质上是几何非线性问题,,所以 失稳分析应按非线性大挠度来考虑

4 第一节 概述 临界压力 临界压力除与圆筒材料的E、μ有关外，主要和 圆筒长度与直径之比值、壁厚与直径的比值有关。 早期对外压圆筒的分析是按照理想圆柱壳线性小 挠度理论进行的，但失稳实验表明该分析结果不正确， 根本原因壳体失稳本质上是几何非线性问题，，所以 失稳分析应按非线性大挠度来考虑

第一节概述 临界压力表述与许用设计外压的确定 []≤Pcrm [P]一许用设计外压,MPa Pcr一临界压力,MPa m一稳定系数 我国钢制压力容器标准取m=3

5 第一节 概述 临界压力表述与许用设计外压的确定 [p]  Pcr/m [P]－许用设计外压，MPa Pcr－临界压力，MPa m－稳定系数， 我国钢制压力容器标准取m=3

第一节概述 外压容器的设计参数 1、设计压力和液压试验压力 设计压力P设:≥正常工作过程中可能产生的最大内外压差。 真空容器:有安全装置,取(1.25APmx,0.1MPa)中的 较小值;无有安全装置,取01MPa 夹套容器:内部真空,真空容器设计压力+夹套设计压力; 应考虑容器可能出现的最大压差的危险工况。 如内筒泄漏、夹套液压试验等工况

6 第一节 概述 外压容器的设计参数 1、设计压力和液压试验压力 设计压力P设：正常工作过程中可能产生的最大内外压差。 真空容器：有安全装置，取（1.25Pmax，0.1MPa）中的 较小值；无有安全装置，取0.1MPa 夹套容器：内部真空，真空容器设计压力＋夹套设计压力； 应考虑容器可能出现的最大压差的危险工况。 如内筒泄漏、夹套液压试验等工况…

第一节概述 1、设计压力和液压试验压力 试验压力Pr 不带夹套的外压容器,按内压试验; 带夹套外压容器,夹套试验压力按外压容器,但必须 校核内筒的稳定性 真空容器以内压作压力试验

7 第一节 概述 1、设计压力和液压试验压力 试验压力PT： ➢不带夹套的外压容器，按内压试验； ➢带夹套外压容器，夹套试验压力按外压容器，但必须 校核内筒的稳定性 ➢真空容器以内压作压力试验；         + = P MPa P MPa P t T ， ， 0.1 1.25 max  

第一节概述 外压容器的设计参数 2、外压筒体计算长度L:指筒体上两个刚性构件如封头、 法兰、加强圈之间的最大距离。 对于凸形端盖:L=圆筒长十封头直边段+端盖深度 对于法兰:L=两法兰面之间的距离 对于加强圈:L=加强圈中心线之间的距离

8 第一节 概述 外压容器的设计参数 2、外压筒体计算长度L：指筒体上两个刚性构件如封头、 法兰、加强圈之间的最大距离。 ➢ 对于凸形端盖：L＝圆筒长＋封头直边段＋ 端盖深度 ➢ 对于法兰：L＝两法兰面之间的距离 ➢ 对于加强圈：L＝加强圈中心线之间的距离 3 1

第一节概述 外压容器的设计参数 3、外压容器的设计计算P≤)P “设计规定”稳定性系数m=3,此时要求圆筒的不圆度 e≤0.5%Dg,且e≤25mm

9 第一节 概述 外压容器的设计参数 3、外压容器的设计计算 “ 设计规定”稳定性系数m＝3，此时要求圆筒的不圆度 e  0.5%Dg，且e  25mm.   m P P P cr  =

第二节外压薄壁圆筒的稳定性计算 、受均布侧向外压的长圆筒的临界压力 二、受均布侧向外压短圆筒的临界压力 三、轴向受压圆筒的临界应力

10 第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算 一、受均布侧向外压的长圆筒的临界压力 二、受均布侧向外压短圆筒的临界压力 三、轴向受压圆筒的临界应力