西安石油大学：《过程设备设计基础 Basic Theory and Design of Process Equipments》课程教学资源（电子课件）第二章 压力容器应力分析 2.1回转薄壳应力分析 2.1.1薄壁圆筒的应力 2.1.2回转薄壳的无力矩理论 2.1.3无力矩理论的基本方程 2.1.4无力矩理论的应用

第二章压力容器应力分析 CHAPTER II STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS

1
 CHAPTER
STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS CHAPTER
STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS

过程设备设计 载荷 压力容器应力、应变的变化

2

   

过程设备设计 本章主要内容 2.1回转薄壳应力分析 2.1.1薄壁圆筒的应力 2.1.2回转薄壳的无力矩理论 2.1.3无力矩理论的基本方程 2.1.4无力矩理论的应用 2.1.5回转薄壳的不连续分析 2.2厚壁圆筒应力分析 2.2.1弹性应力 2.2.2弹塑性应力 2.2.3屈服压力和爆破压力 2.2.4提高屈服承载能力的措施 3

3
 2.1  2.1.1   2.1.2   2.2  2.2.1  2.2.2 
 2.1.3   ! 2.1.4  " 2.1.5  #$% 2.2.3 &'()* 2.2.4 +,&'-
. /0

过程设备设计 本章主要内容 ●23平板应力分析 231概述 232圆平板对称弯曲微分方程 233圆平板中的应力 234承受轴对称载荷时环板中的应力 ●24壳体的稳定性分析 24.1概述 24.2外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 24.3其他回转壳体的临界压力

4
 2.3 12 2.3.1 34 2.3.2 1256789 ! 2.4 : ;?;
 2.3.3 12@  2.3.4 -AB56
CD2@  2.4.3 EF : GH

过程设备设计 本章主要内容 ●25典型局部应力 251概述 252受内压壳体与接管连接处的局部应力 253降低局部应力的措施 5

5
 2.5 IJKL 2.5.1 34 2.5.2 AM:NOP$OQ KL
 2.5.3 RSKL /0

21回转薄壳应力分析 过程设备设计 21回转薄壳应力分析 本章重点 教学重点: (1)回转薄壳的无力矩理论; (2)微元平衡方程、区域平衡方程; (3)回转薄壳的不连续分析。 教学难点 (1)储存液体的圆球壳; (2)圆柱壳受边缘力和边缘力矩作用的弯曲解

6
 2.1  TUVWX Y1Z  [ Y2Z9\1] ! ^_1] ![ Y3Z  #$%` TUaWX Y1Zbcd: e[ Y2Z>Afg(fgh" 78i`
 2.1


21回转薄壳应力分析 过程设备设计 21回转薄壳应力分析 概念 壳体 以两个曲面为界,且曲面之间的距离远比其它方向 尺寸小得多的构件。 壳体中面与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。 薄壳_壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值(R≤10 薄壁圆柱壳或薄壁圆筒外直径与内直径的比值DD1≤12 厚壁圆筒外直径与内直径的比值DD12

7
 2.1  33jj : klm8noHp q8nrs tuvwEx y z{|}~ €` :@n N:lm8ntu W‚ƒ„ 8n`  :…tNE@n8†‡ˆR w‰Yt/RZmaxŠ1/10` >‹ =ŒˆNMŒˆ w‰Do/DiŠ1.2`  =ŒˆNMŒˆ w‰Do /Di1.2 ` 2.1


21回转薄壳应力分析 过程设备设计 21回转薄壳应力分析 211薄壁圆筒的应力 21.2回转薄壳的无力矩理论 213无力矩理论的基本方程 214无力矩理论的应用 21.5回转薄壳的不连续分析

8
 2.1
 22..11.1.1  22..11.2.2   22..11.3.3  !! 22..11.4.4 "" 22..11.5.5  ##$$%% 2.1


21回转薄壳应力分析 过程设备设计 21回转薄壳应力分析 211薄壁圆筒的应力 基本假设壳体材料连续、均匀、各向同性: 受载后的变形是弹性小变形; 壳壁各层纤维在变形后互不挤压。 典型的薄壁圆筒如图2-1所示。 图2-1薄壁圆筒在内压作用下的应力

9
 22..11..11  2.1  Ž :‘$% ’ y•[ A
| [ ™š›œ #ž`
  

Di D Do A A Di t Ÿ2-1 œMh"   2.1


21回转薄壳应力分析 过程设备设计 21回转薄壳应力分析 211薄壳圆筒的应力(续) B点受力分析 轴向:经向应力或轴向应力0中 B点 内压P 圆周的切线方向:周向应力或环向应力0 壁厚方向:径向应力or 三向应力状态 二向应力状态 因而薄壳圆筒B点受力简化成二向应力o和0

10
 22..11..11 YY%%ZZ 2.1  BBWA MP B ByX ¡y‹By¢ £ ¤¥ yX £y‹Dy¢  yX ˆy¢r ¦y§¨ 
 r ©y§¨ ª«BWA¬„©y¢ (¢ 2.1