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 第四节 壳体的稳定性分析

第二章压力容器应力分析 CHAPTERⅡ STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS 第四节壳体的稳定性分析

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

过程设备设计 主要内容 2.4.1概述 2.4.2外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 2.4.3其他回转薄壳的临界压力 2

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 2.4.1  2.4.2 
 2.4.3 

过程设备设计 24壳体的稳定性分析 教学重点: (1)失稳概念; (2)外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 教学难点 受均布周向外压的长圆筒、短圆筒 临界压力公式推导

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241概述 过程设备设计 24.1概述 失稳现象 1、外压容器举例()真空操作容器、减压精馏塔的外壳 (2)用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体 强度不足而发生压缩屈服失效 2、承受外压壳体失效形式: 刚度不足而发生失稳破坏 (讨论重点)

4 2.4.1
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241概述 过程设备设计 3、失稳现象: 承受外压载荷的壳体,当外压载荷增大到某一值时, 壳体会突然失去原来的形状,被压扁或出现波纹,载 荷卸去后,壳体不能恢复原状,这种现象称为外压壳 体的屈曲( buckling)或失稳( instability)

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241概述 过程设备设计 4、失稳类型: 弹性失稳 与D比很小的薄壁回转壳,失稳时,器 壁的压缩应力通常底于材料的比例极限, 称为弹性失稳。 弹塑性失稳当回转壳体厚度增大时,壳体中的应力 超过材料屈服点才发生失稳,这种失稳 (非弹性失稳)称为弹塑性失稳或非弹性失稳

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241概述 过程设备设计 受外压形势 P 本节讨论:受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题

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241概述 过程程盗设计 、临界压力 1、临界压力壳体失稳时所承受的相应压力,称为临界压力, 用P表示。 2、失稳现象外载荷达到某一临界值,发生径向挠曲,并迅速 增加,沿周向出现压扁或波纹。 见表25

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241概述 过程设备设计 3、影响P的因素: 对于给定外直径D和厚度t P与圆柱壳端部约束之间距离和圆柱壳上两个刚性元件 之间距离L有关; P随着壳体材料的弹性模量E、泊松比μ的增大而增加; 非弹性失稳的P还与材料的屈服点有关

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242外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 过程设备设计 242外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 目的求 P 理论理想圆柱壳小挠度理论 基于以下假设 ①圆柱壳厚度t与半径D相比 是小量,位移w与厚度t相 线性平衡方程 比是小量 和挠曲微分方程 ②失稳时圆柱壳体的应力仍 处于弹性范围

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