1、第九章 压力容器中的薄膜应力弯曲应力与二次应力,第一节 容器概述容器结构 容器分类,容器结构,筒体,封头,支座,人孔,接管,容器分类,按壁厚分 按承压性质分 按壁温分 从监察管理,低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器,薄壁 厚壁,低温 常温 中温 高温,常压 外压 内压,第二节 容器壳体的薄膜应力分析,一、容器壳体的几何性质中间面 回转曲面 回转壳体 经线 法线 纬线 第一曲率半径 第二曲率半径 平行圆半径,纵截面 锥截面,二 壳体的薄膜应力分析,m,碟形封头,球面半径R0 球状壳体的曲率半径r 圆柱壳直径D,B,C,R0,r,D,(1)回转壳体曲面在几何上是轴对称的，壳壁厚度无突变;材料
2、是均匀连续且各向同性的;曲率半径是连续变化的； (2)载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的，没有突变情况;,第三节圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力,一、平板的变形与内力分析 二、弯曲应力与薄膜应力的比较,周边简支 周边固支,1、环形截面的变形及环向弯曲应力,中性圆,2、相邻环形截面的相对转动及径向弯曲应力,最大拉应力点,3、应力分布,最大拉应力点,1板内为二向应力状态，且沿板厚呈线性分布，均为弯曲应力；应力沿半径方向的分布与周边支承方式有关；板内最大弯曲应力与(R/)2成正比。2圆平板最大应力周边固支周边简支 的最大应力为板边缘表面处的径向弯曲应力；圆平板的为板中心表面处的两向弯曲应力。若取
3、=0.3，周边简支板的最大弯曲应力约为固支板的1.65倍。,二、弯曲应力与薄膜应力的比较和结论,周边简平板 K=1.24/4=0.31 周边固支平板 K=0.75 /4=0.188,第四节 边界区的二次应力,几何形状不连续,几何形状不连续,几何形状与载荷不连续,材料不连续,边缘应力,产生原因 由于相互连接的两个零部件各自所欲发生的变形受到对方的限制而应起的（二次应力） 影响因素 载荷 连接边缘的几何形状、 尺寸、材质 性质 自限性 局部性,1局限性 大多数都有明显的衰减特性，随离开边缘的距离增大，边缘应力迅速衰减。 2自限性 弹性变形相互制约，一旦材料产生塑性变形，弹性变形约束就会缓解，边缘应
4、力自动受到限制，即边缘应力的自限性。,五、对一次弯曲应力的限制 1、应力分类 2、设计方法 3 、对一次弯曲应力的限制,应力分类,六、对二次应力的限制,安定性准则：只允许存在二次应力的局部地区发生一次塑性变形，而不允许出现反复的塑性变形。,极限设计法截面上各点均达到屈服极限时，材料才算失效(塑性失效准则），按这样的原则进行设计的方法称为极限设计法。,六、对二次应力的限制,安定性准则：只允许存在二次应力的局部地区发生一次塑性变形，而不允许出现反复的塑性变形。,1、薄膜应力是只有拉 (压)正应力，没有弯曲正应力的一种二向应力状态，因而薄膜又称为“无力矩理论”。,2、只有在没有(或不大的)弯曲变形情况下的轴对称回转壳体，薄膜理论结果才是正确的。,3、薄膜理论在工程上是比较简单适用的，它适用的范围除壳体较薄这一条件外，还应满足下列条件:,(3)壳体边界应该是自由的。否则壳体边界上的变形将受到约束，在载荷作用下势必起弯曲变形和弯曲应力，不再保持无力矩状态;(4)壳体在边界上无横向剪力和弯矩。,(1)回转壳体曲面在几何上是轴对称的，壳壁厚度无突变;材料是均匀连续且各向同性的;曲率半径是连续变化的；(2)载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的，没有突变情况;(3)壳体上任何有集中力作用处或壳体边缘处存在 着边缘力和边缘力矩时，都将不可避免地有弯曲变形发生，薄膜理论在这些地方不能应用;,
