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壓力容器設(shè)計審核人員培訓(4)(編輯修改稿)

2026-02-03 04:21 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】失效（如圖），在圓筒橫斷面上呈現(xiàn)有規(guī)則的永久性波形，其波形數(shù) n可為 4… 。在外壓作用下，筒體、球殼或封頭突然發(fā)生失去原來形狀的現(xiàn)象稱之為失穩(wěn)。外壓容器穩(wěn)定性是設(shè)計中主要考慮的問題。外壓圓筒失穩(wěn)以前，筒壁中只是單純的壓應(yīng)力狀態(tài)。在失穩(wěn)時，伴隨著突然變形，在筒內(nèi)產(chǎn)生了以彎曲應(yīng)力為的復雜的附加應(yīng)力，這種變形與附加應(yīng)力一直迅速發(fā)展到圓筒被壓癟。由此可見，外壓容器的失穩(wěn)，實質(zhì)上是容器從一種平衡狀態(tài)（形狀及應(yīng)力狀態(tài)）向另一種新的平衡狀態(tài)的突變。穩(wěn)定安全系數(shù) m 長、短圓筒的臨界壓力公式，是按理想狀態(tài)（無初始不圓度）求得的。但實際上的圓筒有幾何尺寸及形狀誤差，還有焊接結(jié)構(gòu)形式等影響，這都會直接影響計算臨界壓力的準確性，此外，生產(chǎn)過程中操作壓力的波動，使筒體實際外壓力增高，并可能超過計算的臨界壓力值。為保證安全，必須使許用外壓力低于臨界外壓力，即 [P]=Pcr/m 式中穩(wěn)定安全系數(shù) m=3（圓筒體）圓筒的臨界壓力及其計算（ 1）臨界壓力及影響因素受外壓作用的容器，當外壓力低于某一特定的值時，殼體亦能發(fā)生變形，但當壓力卸除后殼體可恢復原來的形狀，這時殼體變形屬于彈性變形范圍。當外壓力繼續(xù)增加到某一特定值，產(chǎn)生了不能恢復的永久變形，即失去了原來的穩(wěn)定性。容器失穩(wěn)時的壓力稱臨界壓力，以 Pcr表示。容器在 Pcr作用下容器壁內(nèi)應(yīng)力稱臨界應(yīng)力。臨界壓力值受若干因素影響，如受容器筒體幾何尺寸及幾何形狀的影響，除此之外，載荷的均勻和對稱性、筒體材料及邊界條件等也有一定影響。 a. 影響因素 δ/D 兩個圓筒形外壓容器，當其他條件（材料、直徑 D、長度 L）一定，而厚度不同時，當 L/D相同， δ/D大者臨界壓力高，其原因是筒壁較厚抗彎曲的能力強； b. 影響因素 L/D 當 δ/D相同，而長度 L不同， L/D小者臨界壓力高，其原因是筒身較短圓筒的封頭對筒壁起著一定支撐作用。筒體的幾何形狀（如不圓度）誤差會降低筒壁臨界壓力，加速筒體的失穩(wěn)。不圓度定義為 e=DmaxDmin，式中 Dmax、 Dmin分別為筒體直徑的最大值和最小值。筒體材料的彈性模數(shù) E值大，抵抗變形能力強，臨界壓力就高。由于各種鋼材 E值相差較小，若選用高強度鋼代替一般碳素鋼制造外壓容器，并不能明顯地提高筒體的臨界壓力，卻使容器成本提高，因而是不恰當?shù)摹Ｒ岣呷萜鞯呐R界壓力，即增加穩(wěn)定性，只有從幾何尺寸上來考慮。（ 2）長圓筒、短圓筒及剛性圓筒承受外壓的圓筒形殼體，按不同的幾何尺寸失穩(wěn)時的不同形式（波形數(shù)不同），將圓筒分為長圓筒、短圓筒及剛性圓筒等三種。長圓筒是指筒體的 L/D值較大，筒體兩端邊界的支撐作用可以忽略，筒體失穩(wěn)時 Pcr僅與 δ/D有關(guān)，而與 L/D無關(guān)。長圓筒失穩(wěn)時波形數(shù) n為 2。短圓筒是指筒體兩端邊界的支撐作用不可忽略，筒體失穩(wěn)時 Pcr與 L/D

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