1、压力容器设计教学大纲课程编号：课程性质：平台/必修/选修课程名称：压力容器设计学时/ 学分：48学时，其中理论课42学时，实验6学时英文名称：Pressure Vessel Design考核方式：笔试70%，平时30%选用教材：化工容器设计，王志文、蔡仁良编著，化工出版社出版，2005年8月第三版大纲执笔人：安源胜，潘家祯先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、金属材料热处理、化工制图、化工原理大纲审核人：潘家祯适用专业：过程装备与控制，三年级一、教学基本目标（本课程在人才培养中的作用，拟达到的教学目的）压力容器设计是过程装备与控制专业必修的核心专业课程。该课程从容器的材料选择、应力分析、设计
2、计算、结构制造等方面进行教学，使学生掌握压力容器设计的基本方法，具有进行工程设计能力。二、教学基本内容（按照章、节分别阐述本课程的主要教学内容）第一章 化工容器设计概论学时：2化工容器设计的基本要求和化工容器的质量保证。一般讲解和自学：压力容器设计规范。第二章 中低压容器设计学时：10（一）理论部分1、回转薄壳的无力矩理论薄壳的定义及受力特征，轴对称概念。有力矩理论及无力矩理论的概念。回转壳体的基本特征，无力矩理论的基本方程，典型薄壁容器薄膜应力及变形的计算。无力矩理论的应用条件。2、回转薄壳的有力矩理论回转壳体受弯曲条件下的微元及内力、平衡方程、几何方程、物理方程、位移微分方程。一般回转壳体
3、边缘问题的近似解。容器的不连续效应（边缘效应）概念及基本分析方法。不连续应力的局部性和自限性。3、平板理论圆形薄平板的轴对称弯曲问题，薄板定义及受力特征，微元及内力，挠度微分方程。受均布载荷周边简支和固支圆平板的应力及挠度计算。圆环行薄板的轴对称弯曲问题。（二）工程应用部分1、化工容器设计要求与规范化工容器的工程设计要求：安全性、经济性、设计、材料、制造、检验之间的辨证关系。有关压力容器规范与标准。2、内压薄壁容器的工程设计薄壁圆筒的壁厚计算公式，设计参数，安全系数和许用应力，最小壁厚。凸形封头（半球、蝶形、椭圆形）、锥形封头（无折边、有折边）、平板封头的壁厚计算公式。法兰连接的密封机理。预紧
4、和操作两种工况的螺栓载荷及设计。垫片选择、法兰类型及标准，法兰的强度计算。第三章 压力容器总体设计问题学时：8 开孔的应力集中，开孔补强的设计要求，等面积补强设计方法。 鞍式支座结构，位置的布置，双鞍座卧式圆筒的应力计算与强度条件。 局部载荷与局部应力的概念 焊接结构的设计。第四章 外压容器设计学时：6（一） 理论部分 薄壁圆筒的稳定性理论外压容器的失稳现象。临界压力的概念，几何尺寸，端部约束及椭圆度的影响，非弹性失稳的概念。受横向均布外压长圆筒临界压力和短圆筒的简化结果。临界长度的概念。周向受压圆筒的临界压力公式。（二） 工程应用部分 外压容器的工程设计图算法原理和外压圆筒的计算步骤，加强圈
5、的结构及校核计算，外压凸形封头和锥形封头的设计。第五章 高压容器设计学时：4（一）理论部分 厚壁圆筒的应力分析 拉美公式推导，单层筒与多层筒的应力分布特点，由径向温差引起的温差应力。 弹塑性应力分析，自增强概念。（二）工程应用部分 高压容器的工程设计 高压容器的应用、特点、材料。 筒体的结构形式，强度理论的应用，失效准则及工程设计。 高压密封结构型式，平垫与双锥密封的设计计算。 高压螺栓、高压封头、筒体端部和开孔补强的结构与设计。第六章 化工容器设计技术进展学时：6压力容器分析设计方法分析设计方法概述、应力分类、各类应力强度的限制条件。容器的低循环疲劳破坏，疲劳设计曲线，疲劳设计方法。分析设计
6、方法的应用。第七章 压力容器制造学时：2熟悉压力容器的制造方法包括：封头的制造方法、筒体的制造方法，常规的焊接方法等。第八章 压力容器失效分析学时：2熟悉常见的压力容器失效模式，脆性断裂和韧性断裂的识别，常见的断口形貌。第九章 压力容器无损检验学时：2了解常用的压力容器检验方法，包括超声波探伤、射线探伤、邓常用的探伤方法，它们的特点及使用场合。三、建议教学进度（对每章的教学时数提出指导性建议，同时注明自学和实验的时数）第一章 化工容器设计概论学时：2 第二章 中低压容器设计学时：10第三章 压力容器总体设计问题学时：6容器总体设计，开孔及补强设计，卧式容器设计第四章 外压容器设计学时：6外压圆
7、筒受力分析，外压容器设计，加强圈设计第五章 高压容器设计学时：4高压容器材料、结构、强度、密封设计第六章 化工容器设计技术进展学时：4分析设计概论：技术进展、应力分类及分析设计第七章 压力容器制造学时：2封头的制造方法、筒体的制造方法，常规的焊接方法等。第八章 压力容器失效分析学时：2常见的压力容器失效模式，脆性断裂和韧性断裂的识别，常见的断口形貌。第九章 压力容器无损检验学时：2常用的压力容器检验方法，包括超声波探伤、射线探伤、等常用的探伤方法，特点及使用场合。四、教学方法 （采用的主要教学方法和教学手段）五、考核方式 （写明考核的方式）1笔试70%，平时30%。2实践70%，平时30%六、
8、成绩评定方法 （说明考核的记分方式，总成绩的构成，以及各部分成绩所占的比例）笔试70%，平时30%七、教学参考书 （参考教材的名称、主编、出版社）1. 蔡仁良：化工容器设计例题、习题集，1995，72. GB150-1998钢制压力容器3. 约翰,F.O.：压力容器部件结构设计与材料，化工出版社，1985。4. 范钦珊：压力容器的应力分析与强度设计，原子能出版社，1979。5. 华东化工学院，浙江大学合编化工容器设计，湖北科学技术出版社，1985。6. M. H. Jawad, J.R.Farr:Structural Analysis and Design of Process Equipment,1984.7. S. S. Gill. The stress analysis of pressure vessels & pressure vessel components8. Harvey, J. F.，Theory and design of pressure vessels.
