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內(nèi)壓圓筒計算

設(shè)計溫度下的計算厚度按下式計算:

公式

公式適用范圍為pc ≤0.4∮[σ]或DO/Di≤1.5,公式中應(yīng)力的推導(dǎo)是根據(jù)薄膜應(yīng)力理論。采用第一強度理論,以圓筒平均直徑為基準(zhǔn)計算的環(huán)向應(yīng)力,考慮了圓筒內(nèi)壁上最大主應(yīng)力與平均拉應(yīng)力的差值進行了修正,并考慮了縱向焊縫(A類焊接接頭)在強度方面相對于母材的削弱(圖2.3)。

示意圖

圖2.3 內(nèi)壓圓筒計算示意

 

薄壁圓筒容器在工程中采用無力矩理論來進行應(yīng)力計算,在內(nèi)壓P作用下,筒壁承受軸向應(yīng)力 和切向應(yīng)力(薄膜應(yīng)力)作用。由于殼體壁厚較薄,且不考慮殼體與其他連接處的局部應(yīng)力,忽略了彎曲應(yīng)力,這種應(yīng)力稱為薄膜應(yīng)力。

邊緣應(yīng)力

當(dāng)圓筒形殼與圓球形殼或橢圓形殼相連的零部件受壓后,各自產(chǎn)生的變形是不一致的,并相互產(chǎn)生約束,稱為變形不連續(xù)。這時,除內(nèi)壓產(chǎn)生的膨脹外,還會產(chǎn)生附加的彎曲變形,與彎曲相對應(yīng),殼壁內(nèi)將產(chǎn)生彎矩和剪力,稱為邊緣應(yīng)力。對薄壁殼體來說,由此產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力有時比薄膜應(yīng)力大得多,兩連接件剛度相差越大,產(chǎn)生的應(yīng)力也將越大。

在實際結(jié)構(gòu)中,圓筒與平蓋連接時的邊緣應(yīng)力最大,該應(yīng)力由于只發(fā)生在兩連接件的邊界處,所以稱為邊緣效應(yīng)力或稱為不連續(xù)應(yīng)力。由邊緣力和邊緣力矩引起的邊緣應(yīng)力具有局限性和自限性的特點。由于邊緣應(yīng)力具有局限性,設(shè)計中可以在結(jié)構(gòu)上只作局部處理,例如改變連接處的結(jié)構(gòu)、保證邊緣焊接的質(zhì)量、降低邊緣區(qū)的殘余應(yīng)力以及避免邊緣區(qū)附加的局部應(yīng)力集中(如應(yīng)避免在邊緣區(qū)開孔)等。

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