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 第五节 典型局部应力

第二章压力容器应力分析 CHAPTERⅡ STRESS ANALYSIS OF PRESSURE VESSELS 第五节典型局部应力

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

2.5典型局部应力 过程设备设计 主要内容 2.5.1概述 2.5.2受内压壳体与接管连接处的局部应力 2.5.3降低局部应力的措施 2

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 2.5.1  2.5.2 
 2.5.3  2.5  

.5典型局部应力 过程设备设计 25典型局部应力 教学重点: 受内压壳体与接管连接处的 局部应力 教学难点: 应力集中系数法。 3

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 2.5         2.5 

.5典型局部应力 过程设备设计 251概述 局部载荷设备的自重、 物料的重量、 管道及附件的重量 1、局部应力的产生 支座的约束反力、 温度变化引起的载荷等 附加应力在压力作用下,压力容器 材料或结构不连续处,在 局部区域产生的附加应力, 如截面尺寸、几何形状突 变的区域、两种不同材料 的连接处等

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 2.5.1
1        !"#$ %&'()*&+, -./01234*% 56 7* 89:;?@A 56 BC1D- 2E4$ 7 2.5  

.5典型局部应力 过程设备设计 材料韧性 大小 2局部应力的危害性载荷形式载荷作用处的有关 局部结构形状 和尺寸 危害性过大的局部应力使结构处于不安定状态, 在交变载荷下,易产生裂纹,可能导致 疲劳失效

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FGHI -JH ?K LM '(4 /0?@ N;< OP FGH QLR/04S1TU@V* %W )*X YZ*[\]^ _`abc 2.5  

.5典型局部应力 过程设备设计 252受内压壳体与接管连接处的局部应力 由于几何形状及尺寸的突变,受内压壳体与接管连接处附 近的局部范围内会产生较高的不连续应力。 薄膜解 理论分析方法 弯曲解 应力集中系数法 「数值解法 工程常用方法1实验测试法 经验公式

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 2.5.2 de&fgIE2E4 hS=>?@;<A *de&fgIE2E4 ijkel mn123c opq(rs tuvws wxys z{|}s ~{K 2.5   €‚ƒrs „…y †‡y

.5典型局部应力 过程设备设计 应力集中系数法 应力集中系数K max σmx——受内压壳体与接管连接处的最大弹性应力 。—该壳体不开孔时的环向薄膜应力 通过应力集中系数曲线图查Kt,既而得到最大应力

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 ˆ ˆ ttuuvvwwss 1 tuvw Kt σ θ σ max kt = σmax——de&fgIE2E4‰LŠH σ θ ——‹fg1ŒŽ„… ‘Qtuvw‡’Kt*•‰L 2.5  

.5典型局部应力 过程设备设计 图中D= 是开孔系数,r接管平均半径, √RT R壳体平均半径, T壳体壁厚 RT为边缘效应的衰减长度。 故开孔系数p表示开孔大小和壳体局部应力 衰减长度的比值

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 RT r u ρ = ™Œvw*r Eš›œ* Rfgš›œ* TfgžŸ RT  ¡¢b£¤¥c ¦Œvw §¨ŒLMNfg £¤¥©x ρ 2.5  

.5典型局部应力 过程设备设计 随着开孔系数的增大而增大 K:〈随壁厚比的增大而减小 内伸式接管的应力集中系数较小 即:增大接管和壳体的壁厚,减小接管半径 有利于降低应力集中系数 应力集中系数曲线使用范围: 0.01≤n≤0.4 R R 30≤-<150 T

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 Kt ª«Œvw¬L¬L ªžŸ© t/T¬L¤M e­KEtuvwmM ®¯ ¬LENfgžŸ*¤MEœ* O°S±²tuvw 2.5   tuvw‡’R(jk¯ 0.01≤ ≤ 0.4 R r 30 ≤ ≤150 T R

.5典型局部应力 过程设备设计 椭圆形封头上接管连接处的局部应力, 只要将椭圆曲率半径折算成球的半径, 就可采用球壳上接管连接处局部应力的计算方法

10 ³´?µ¶·E2E4* ¸¹º³´‡»œ¼½¾¿œ* À[Á(¿f·E2E4½rsc 2.5