第三章內(nèi)壓薄壁容器的應力分析

主要介紹回轉(zhuǎn)殼體的概念、應力分析，結論薄膜應力理論的推導和應用。第三章內(nèi)壓薄壁容器的應力分析主要介紹回轉(zhuǎn)殼1第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

一、薄壁容器及其應力的特點（一）薄壁容器：δ/Dimax<0.1；K=D0/Dimax<1.2第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析一、薄壁容器及其應力的特點（一2第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

一、薄壁容器及其應力的特點（二）薄壁容器的應力特點1、筒體的主要部分兩向應力。設備的主體部分應力狀態(tài)。薄膜應力——定量計算（※）2、除有兩向應力外，增加封頭的彎曲作用。應力復雜。邊緣應力——定性分析第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析一、薄壁容器及其應力的特點（二3第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念1、回轉(zhuǎn)殼體：平面內(nèi)平滑曲線繞平面內(nèi)固定軸線旋轉(zhuǎn)360°形成的殼體。沒有拐點第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念4第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念1、回轉(zhuǎn)殼體：（1）曲線有拐點（2）回轉(zhuǎn)軸不固定第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念5第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念2、軸對稱：指幾何形狀、約束條件、所受外力對稱于回轉(zhuǎn)軸。即：同一緯度上各點的應力狀態(tài)相同，便于設計。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念6第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念3、中間面：指與殼體的內(nèi)外表面等距的曲面。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念7第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念4、母線：指形成回轉(zhuǎn)殼體的平面曲線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念8第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念5、經(jīng)線：通過回轉(zhuǎn)軸的平面與一側(cè)回轉(zhuǎn)面的割（交）線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念9第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念5、經(jīng)線：指出任意點的經(jīng)線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念10第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念6、法線：通過曲面上的一點并垂直于曲面的直線稱為曲面在該點的法線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念11第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念6、法線：指出任意點的法線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念12第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念7、緯線：過回轉(zhuǎn)軸上一點做母線的垂線，以該垂線為母線，殼體回轉(zhuǎn)軸為軸，所形成的錐面與殼體的割（交）線。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念13第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念7、緯線與平行圓（垂直于回轉(zhuǎn)軸的平面與殼體的割線叫平行圓）第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念14第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念8、第一曲率半徑R1：過該點的經(jīng)線在該點的曲率半徑。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念15第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念例題1：求圓筒，圓錐，圓球上A、B、C點的第一曲率半徑。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念16第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念9、第二曲率半徑R2：過該點垂直于經(jīng)過該點經(jīng)線的平面與殼體的割（交）線在該點的曲率半徑。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念17第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（一）概念例題2：求圓筒，圓錐，圓球上A、B、C點的第二曲率半徑。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（一）概念18第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（二）應力分析的基本假定把工程實際中的對結果影響較小因素忽略，以簡化理論分析的復雜性。——工程思想1、小位移假設：受內(nèi)壓膨脹變形量與半徑之比可以忽略不記。簡化微分階數(shù)。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（二）應力分19第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（二）應力分析的基本假定

2、直法線假設：曲面上任意一點的法線在受力后與受力前是同一條直線。計算角度的基準不變，減少角度的微分量。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（二）應力分20第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

二、概念和基本假設（二）應力分析的基本假定

3、不擠壓假設：殼體在膨脹后纖維互相不擠壓，在法線方向不存在應力。三向應力狀態(tài)可以簡化為兩向應力狀態(tài)，即平面問題。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析二、概念和基本假設（二）應力分21第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡※容器壁厚為δ，M點處中間面平行圓直徑為D，M點第二曲率半徑為R2，假設第二曲率半徑與回轉(zhuǎn)軸的夾角為θ。承受氣體內(nèi)壓為p，為什么容器沒有被炸飛？第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平22第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡※因為容器在受到內(nèi)壓（外部激勵）的同時在金屬內(nèi)部產(chǎn)生應力。要求得經(jīng)向應力的大小，選取任一點M取分離體，根據(jù)二力平衡原理可以得到經(jīng)向應力。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平23第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡向下的力因內(nèi)壓引起：F=（πD2P）/4向上的力為應力集中力在豎直方向的分力為：F=σm·πDδ·sinθ根據(jù)力平衡條件：（πD2p）/4=σmπDδ·sinθ根據(jù)D=2R2sinθ代入上式σm=pR2/2δ第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平24第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡例題3：求三個截面處的經(jīng)向應力。解:M點向上的力因內(nèi)壓引起:F=(πD2p)/4向下的力為應力集中力F=σm·πDδ根據(jù)力平衡條件及D=2R2(πD2p)/4=σm·πDδσm=pD/4δ=pR2/2δM點、N點、H點情況相同。為簡化分析過程，忽略殼體重量：看某一位置是否具有應力作用，可以通過觀察該位置在該方向上是否起到約束作用。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平25第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡例題4：求三個截面處的經(jīng)向應力。解:M點向上的力因內(nèi)壓引起:F=(πD2p)/4向下的力為應力集中力F=σm·πDδ根據(jù)力平衡條件及D=2R2(πD2p)/4=σm·πDδσm=pD/4δ=pR2/2δM點、N點、H點情況相同。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平26第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡例題5：求三個截面處的經(jīng)向應力。解:M點，無約束，σm=0N點，向下的力因液體重量引起F=(πD2h·γ）/4向上的力為應力集中力F=σm·πDδ根據(jù)力平衡條件及D=2R2(πD2h·γ）/4=σm·πDδσm=h·γ

D/4δN點、H點情況相同第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平27第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平衡例題6：求三個截面處的經(jīng)向應力。解:M點：該位置未起到約束作用σm=0N點：該位置未起到約束作用σm=0H點：該位置未起到約束作用σm=0第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析三、經(jīng)向應力的計算公式—區(qū)域平28第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡已求得經(jīng)向應力σm=pR2/2δ，求環(huán)向應力，取小微分體，如圖所示。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平29第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡已求得經(jīng)向應力σm=pR2/2δ，求環(huán)向應力，取小微分體，如圖所示。1、沿法線向外的力由內(nèi)壓引起2、沿法線向內(nèi)的力有兩部分第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平30第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡已求得經(jīng)向應力σm=pR2/2δ，求環(huán)向應力，取小微分體，如圖所示。第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平31第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡例題7：如圖所示，求三個截面處的環(huán)向應力解：M點，根據(jù)微體平衡M點第一曲率半徑M點、N點、H點情況相同第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平32第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡例題8：如圖所示，求三個截面處的環(huán)向應力解：M點，未承載，雙向應力為0N點第一曲率半徑H點第一曲率半徑第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平33第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡例題9：如圖所示，求三個截面處的環(huán)向應力解：M點，未承載，雙向應力為0N點第一曲率半徑H點第一曲率半徑第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平34第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡例題10：如圖所示，求三個截面處的兩向應力解：經(jīng)向應力各點向下的力因液體重量引起F=(πD2H·γ）/4向上的力為應力集中力F=σm·πDδ根據(jù)力平衡條件及D=2R2(πD2H·γ）/4=σm·πDδσm=H·γ

R2/2δ第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平35第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析

四、環(huán)向應力的計算公式—微體平衡例題10：如圖所示，求三個截面處的兩向應力解：環(huán)向應力A點第一曲率半徑B點第一曲率半徑C點第一曲率半徑第一節(jié)回轉(zhuǎn)殼體的應力分析四、環(huán)向應力的計算公式—微體平36作業(yè)：開口容器，兩種懸掛方式，求A、B點的經(jīng)向和環(huán)向應力。(液體的重度為γ)

作業(yè)：開口容器，兩種懸掛方式，求A、B點的經(jīng)向和環(huán)向應力。(37第二節(jié)薄膜理論的應用

一、受氣體內(nèi)壓的筒殼對筒殼，環(huán)向應力為經(jīng)向應力的2倍第二節(jié)薄膜理論的應用一、受氣體內(nèi)壓的筒殼對筒殼，環(huán)向應38第二節(jié)薄膜理論的應用

一、受氣體內(nèi)壓的筒殼問題一：筒殼發(fā)生爆炸在哪個方向撕裂？第二節(jié)薄膜理論的應用一、受氣體內(nèi)壓的筒殼問題一：筒殼39第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件40第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件41第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件42第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件43第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件44第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件45第二節(jié)薄膜理論的應用

一、受氣體內(nèi)壓的筒殼問題二：圓筒殼上開長圓孔，那種方式合理？第二節(jié)薄膜理論的應用一、受氣體內(nèi)壓的筒殼問題二：圓筒46第二節(jié)薄膜理論的應用

二、受氣體內(nèi)壓的球殼對于球殼，環(huán)向應力與經(jīng)向應力相等第二節(jié)薄膜理論的應用二、受氣體內(nèi)壓的球殼對于球殼，環(huán)向47第二節(jié)薄膜理論的應用

三、受氣體內(nèi)壓的橢球殼1、如果a/b=2，即為標準橢球殼。其圖形如果用描點法做不準確，用四心圓代替做法如下：第二節(jié)薄膜理論的應用三、受氣體內(nèi)壓的橢球殼1、如果a/48第二節(jié)薄膜理論的應用

三、受氣體內(nèi)壓的橢球殼2、橢球殼理論分析復雜，要求掌握標準橢球殼應力分布特點。危險點為A點：在設計時按照最危險點的標準即可。第二節(jié)薄膜理論的應用三、受氣體內(nèi)壓的橢球殼2、橢球殼理49第二節(jié)薄膜理論的應用

四、受氣體內(nèi)壓的錐殼第二節(jié)薄膜理論的應用四、受氣體內(nèi)壓的錐殼50第二節(jié)薄膜理論的應用

四、受氣體內(nèi)壓的錐殼R為變量，最大值為D/2

，最小值0。兩向應力也存在極值，如圖所示。思考題：錐形殼體開孔應在哪開？第二節(jié)薄膜理論的應用四、受氣體內(nèi)壓的錐殼R為變量，最大51第三章--內(nèi)壓薄壁容器應力分析ppt課件52第二節(jié)薄膜理論的應用

五、受氣體內(nèi)壓的碟形殼體應力狀態(tài)復雜，結構存在拐點，現(xiàn)在一般已經(jīng)不用。碟形殼體制造模具比較容易。現(xiàn)在已經(jīng)被橢圓殼體取代。第二節(jié)薄膜理論的應用五、受氣體內(nèi)壓的碟形殼體應力狀態(tài)復53第二節(jié)薄膜理論的應用

五、受氣體內(nèi)壓的碟形殼體例題10：有一外徑為φ219的氣瓶，壁厚為δ=6.5，工作壓力15MPa，求氣瓶壁應力。第二節(jié)薄膜理論的應用五、受