4.4.1概述 过程设备设计 4.4分析设计 教学重点： 压力容器的应力分类。 教学难点： 应力强度计算。 3
4.4.1 概述 过程设备设计 4.4 分析设计 教学重点： 压力容器的应力分类。 教学难点： 3 教学难点： 应力强度计算
4.4.1概述 过程设备设计 4.4分析设计 压力容器的设计 常规设计 分析设计 GB150《钢制压力 JB4732《钢制压力容器 容器》 分析设计标准》
4.4.1 概述 过程设备设计 4.4 分析设计 压力容器的设计 常规设计 分析设计 4 GB150《钢制压力 容器》 JB4732 《钢制压力容器 《钢制压力容器 ——分析设计标准》
4.4.1概述 过程设备设计 4.4.1概述 常规设计的局限性： (1)载荷性质 载荷 常规设计 分析设计 静载荷 V V 交变载荷 × (2)应力计算 应力计算 常规设计 分析设计 计算方法 简单的公式计 解析法，数值法，实 算 验法 研究的对象 壳体 设备上的所有点 5
4.4.1 概述 过程设备设计 4.4.1 概述 常规设计的局限性: （1）载荷性质 载荷 常规设计 分析设计 静载荷 √ √ 交变载荷 × √ 5 交变载荷 × √ （2）应力计算 应力计算 常规设计 分析设计 计算方法 简单的公式计 算 解析法,数值法, 实 验法 研究的对象 壳体 设备上的所有点
4.4.1概述 过程设备设计 常规设计的局限性（续）： (3)容器的结构形式 标准 常规设计 分析设计 结构形式 某些规定的结构形 式 任何结构 分析设计的基本思想 （1)不同种类的应力对容器失效的影响各不相同； (2)如果能够对应力进行更严格而详细的计算，压力容器的设计 就能够做到更合理、更科学。 6
过程设备设计 （3）容器的结构形式 ）容器的结构形式 标准 常规设计 分析设计 结构形式 某些规定的结构形 式 任何结构 常规设计的局限性（续）: 分析设计的基本思想 4.4.1 概述 6 分析设计的基本思想 （2）如果能够对应力进行更严格而详细的计算 ）如果能够对应力进行更严格而详细的计算, 压力容器的设计 就能够做到更合理、更科学。 （1）不同种类的应力对容器失效的影响各不相同 ）不同种类的应力对容器失效的影响各不相同；
4.4.2压力容器的应力分类 过程设备设计 4.4.2压力容器的应力分类 4.4.2.1应力分类 应力分类的依据： 对容器强度失效所起作用的大小 判断的依据： (1)应力的作用区域和分布形式 (2)应力产生的原因 主要的应力形式： 一次应力，二次应力，峰值应力 7
4.4.2 压力容器的应力分类 过程设备设计 4.4.2 压力容器的应力分类 4.4.2.1 应力分类 应力分类的依据: 对容器强度失效所起作用的大小 判断的依据: (1) 应力的作用区域和分布形式 7 判断的依据: (1) 应力的作用区域和分布形式 (2) 应力产生的原因 主要的应力形式: 一次应力, 二次应力, 峰值应力
4.4.2压力容器的应力分类 过程设备设计 一次应力P庄 定义：为平衡外加机械载荷而产生的力； 必须满足外载荷与内力及内力矩的静力平衡关系 基本特征： 非自限性 一次应力可分为： 一次总体薄膜应力(Pm), 一次局部薄膜应力(P), 一次弯曲应力(P) 8
4.4.2 压力容器的应力分类 过程设备设计 定义: 为平衡外加机械载荷而产生的力; 必须满足外载荷与内力及内力矩的静力平衡关系 基本特征: 非自限性 一次应力 (P): 8 基本特征: 非自限性 一次应力可分为: 一次总体薄膜应力 (Pm), 一次局部薄膜应力 (PL), 一次弯曲应力 (Pb)
4.4.2压力容器的应力分类 过程设备设计 一次应力 薄膜应力 次弯曲应力 (P) ·次总体薄 次局部薄膜 膜应力心) 应力(P) 次总体薄膜应力是在容器 次局部薄膜应力的例 次弯曲应力 总体范围内存在的薄膜应力， 子有：在容器的支座或 的一个典型实 在容器筒体或封头在整体范 接管处由外部的力或力 例是平封头中 围内发生屈服后，应力不重 矩引起的薄膜应力. 部在压力作用 新分配。一次总体薄膜应力 下产生的弯曲 的一个实例为承受内压的圆 应力 柱形简体
4.4.2 压力容器的应力分类 过程设备设计 一次弯曲应力 (Pb) 一次应力 薄膜应力 一次总体薄 膜应力 (Pm) 一次局部薄膜 应力 (PL) 9 一次弯曲应力 的一个典型实 例是平封头中 部在压力作用 下产生的弯曲 应力. 一次总体薄膜应力是在容器 总体范围内存在的薄膜应力， 在容器筒体或封头在整体范 围内发生屈服后，应力不重 新分配。一次总体薄膜应力 。一次总体薄膜应力 的一个实例 为承受内压的圆 柱形筒体。 一次局部薄膜应力的例 子有：在容器的支座或 ：在容器的支座或 接管处由外部的力或力 矩引起的薄膜应力
4.4.2压力容器应力分类 过程设备设计 二次应力(@ 定义： 由相邻部件的约束或结构自身的约束引起的应力 基本特征： 自限性 峰值应力( 定义： 分析区域内的最大应力值 基本特征：不引起任何明显的变形，其有害性仅是可能引 起疲劳或脆性断裂
4.4.2 压力容器应力分类 过程设备设计 二次应力 (Q) 定义: 由相邻部件的约束或结构自身的约束引起的应力 基本特征: 自限性 峰值应力 (F) 10 定义: 分析区域内的最大应力值 基本特征: 不引起任何明显的变形，其有害性仅是可能引 ，其有害性仅是可能引 起疲劳或脆性断裂 峰值应力 (F)
4.4.2压力容器的应力分类 过程设备设计 表4-15压力容器典型部位的应力分类 容器部件 位置 应力的起因 应力的类型 符号 一次总体薄膜应力 内压 沿厚度的应力梯度 6 远离不连续处的壳 二次应力 体 轴向温度梯 薄膜应力一二次应力 Q 度 弯曲应力一二次应力 Q 局部薄膜应力-一次 圆筒或球形壳体 与封头或法兰的连 内压 应力 接处 弯曲应力-二次应力 外部载荷或 局部薄膜应力-一次 在接管或其它开孔 应力 附近 力矩，或内 压 弯曲应力-二次应力 峰值应力
4.4.2 压力容器的应力分类 过程设备设计 表 4-15 压力容器典型部位的应力分类 容器部件 位置 应力的起因 应力的类型 符号 远离不连续处的壳 体 内压 一次总体薄膜应力 沿厚度的应力梯度- 二次应力 PmQ 轴向温度梯 度 薄膜应力-二次应力 弯曲应力-二次应力 Q Q 11 圆筒或球形壳体 度 弯曲应力-二次应力 Q 与封头或法兰的连 接处 内压 局部薄膜应力-一次 应力 弯曲应力-二次应力 PL Q 在接管或其它开孔 附近 外部载荷或 力矩，或内 压 局部薄膜应力-一次 应力 弯曲应力-二次应力 峰值应力 PL Q F
4.4.2压力容器应力分类 过程设备设计 Table4-15压力容器典型部位的应力分类（续） 容器部件 位置 应力的起因 应力的类型 符号 顶部 内压 一次总体薄膜应力 一次弯曲应力 R 蝶形封头或锥形 封头 过渡区或与筒体 内压 一次局部薄膜应力 连接处 弯曲应力-二次应力 中心区 内压 一次总体薄膜应力 一次弯曲应力 R 平盖 局部薄膜应力-一次 与简体连接处 内压 应力 是 弯曲应力-二次应力 12
4.4.2 压力容器应力分类 过程设备设计 容器部件 位置 应力的起因 应力的类型 符号 蝶形封头或锥形 封头 顶部 内压 一次总体薄膜应力 一次弯曲应力 Pm Pb 过渡区或与筒体 内压 一次局部薄膜应力 PL Table 4-15 压力容器典型部位的应力分类（续） 12 过渡区或与筒体 连接处 内压 一次局部薄膜应力 弯曲应力-二次应力 PLQ 平盖 中心区 内压 一次总体薄膜应力 一次弯曲应力 Pm Pb 与筒体连接处 内压 局部薄膜应力-一次 应力 弯曲应力-二次应力 PL Q