化工過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)教學(xué)課件：第二章壓力容器識(shí)應(yīng)力分析2.3.2-2.3.4厚壁圓筒應(yīng)力分析

《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》壓力容器應(yīng)力分析目錄2.1載荷分析2.2回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析2.3厚壁圓筒應(yīng)力分析2.4平板應(yīng)力分析2.5殼體屈曲分析2.6典型局部應(yīng)力2.3.1彈性應(yīng)力2.3.2彈塑性應(yīng)力2.3.3屈服壓力和爆破壓力2.3.4提高屈服承載能力的措施目錄彈塑性應(yīng)力1彈塑性應(yīng)力圖2-22處于彈塑性狀態(tài)的厚壁圓筒內(nèi)壓塑性區(qū)彈性區(qū)描述彈塑性厚壁圓筒的幾何與載荷參數(shù)：本小節(jié)的目的：求彈性區(qū)和塑性區(qū)里的應(yīng)力

材料假設(shè)：理想彈塑性圖2-23理想彈-塑性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1、塑性區(qū)應(yīng)力平衡方程：Mises屈服失效判據(jù)：（2-26）（2-40）（2-42）（2-41）（2-43）（2-44）代入（2-40）聯(lián)立積分內(nèi)壁邊界條件，求出A后帶回上試（2-45）2、彈性區(qū)應(yīng)力彈性區(qū)內(nèi)壁處于屈服狀態(tài)與(2-45)聯(lián)立導(dǎo)出彈性區(qū)與塑性區(qū)交界面的pi與Rc的關(guān)系（2-47）（2-34）8若按屈雷斯卡（H.Tresca）屈服失效判據(jù)，也可導(dǎo)出類(lèi)似的上述各表達(dá)式。各種應(yīng)力表達(dá)式列于表2-4中。Kc=Ro/Rc（2-46）表2-1拉美公式殘余應(yīng)力

o

圖2-24卸載過(guò)程的應(yīng)力和應(yīng)變

思考：殘余應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？卸載定理：卸載時(shí)應(yīng)力改變量和應(yīng)變的改變量之間存在著彈性關(guān)系。圖2-24。思考：殘余應(yīng)力該如何計(jì)算？基于Mises屈服準(zhǔn)則的塑性區(qū)（Ri≤r≤Rc）中的殘余應(yīng)力為殘余應(yīng)力的計(jì)算（2-49）彈性區(qū)（Rc≤r≤R0）中的殘余應(yīng)力為（2-50）殘余應(yīng)力的計(jì)算圖2-25彈-塑性區(qū)的應(yīng)力分布屈服壓力和爆破壓力2爆破過(guò)程O(píng)A：彈性變形階段AC：彈塑性變形階段（壁厚減薄+材料強(qiáng)化）C：塑性垮塌壓力（PlasticCollapsePressure）

容器所能承受的最大壓力D：爆破壓力（BurstingPressure）PyPbABC容積變化量pOD圖2-26厚壁圓筒中壓力與變形關(guān)系屈服壓力令，得基于米塞斯屈服失效判據(jù)的圓筒初始屈服壓力。（2-51）不要把全屈服壓力和塑性垮塌壓力等同起來(lái)。前者假設(shè)材料為理想彈塑性，后者利用材料的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。1、初始屈服壓力2、全屈服壓力當(dāng)筒壁達(dá)到整體屈服狀態(tài)時(shí)所承受的壓力，稱(chēng)為圓筒全屈服壓力或極限壓力（Limitpressure），用表示。（2-52）令Rc=Ro，得爆破壓力厚壁圓筒爆破壓力的計(jì)算公式較多，但真正在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的并不多，最有代表性的是福貝爾（Faupel）公式。爆破壓力的上限值為:下限值為:且爆破壓力隨材料的屈強(qiáng)比呈線性變化規(guī)律。于是，福貝爾將爆破壓力pb歸納為即：（2-53）提高屈服承載能力的措施3當(dāng)徑比大到一定程度后，用增加厚度的方法降低壁中應(yīng)力的效果不明顯。為此，對(duì)于壓力很高的容器，工程中通常對(duì)圓筒施加外壓或自增強(qiáng)處理，使內(nèi)層材料受到壓縮預(yù)應(yīng)力作用，而外層材料處于拉伸狀態(tài)。對(duì)圓筒施加外壓的方法有多種，最常