压力容器设计外压薄壁圆筒的稳定性计算.ppt

压力容器设计外压薄壁圆筒的稳定性计算
第一页，共24页
第四章 外压容器设计
第二页，共24页
外压容器
真空操作容器、减压精馏塔的外壳
用于加热或冷却的夹套容器的内层壳体
第一节 概述
第一节 概述
一、外压容器的稳定性
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承受外压壳体失效形式
强度不足而发生压缩屈服失效
当外压达到一定的数值时，壳体的径向挠度随压缩应力的增加急剧增大，直至容器压扁，这种现象称为外压容器的失稳或屈曲。（讨论重点）
外压容器的失效形式
第一节 概述
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失稳类型：
t与D比很小的薄壁回转壳，失稳时，器壁的压缩应力通常低于材料的比例极限，称为弹性失稳。
当回转壳体厚度增大时，壳体中的应力超过材料屈服点才发生失稳，这种失稳称为弹塑性失稳或非弹性失稳。
弹塑性失稳
（非弹性失稳）
弹性失稳
第一节 概述
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受外压形式：
p
p
p
a
b
c
讨论：受周向均匀外压薄壁回转壳体的弹性失稳问题
第一节 概述
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二、稳定性问题的基本概念
临界压力是表征外压容器抗失稳能力的重要参数
——使外压容器失稳的最小外压力
临界压力（pcr）
第一节 概述
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薄壁圆筒受侧向均布外力作用，一旦达到临界压力时，沿周向将形成几个波。
n=2
n=3
n=4
对于给定尺寸的圆筒，波数主要决定于圆筒端部的约束条件和这些约束之间的距离。
第一节 概述
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外压圆筒的稳定条件
m—稳定性安全系数，圆筒m=3
影响外压圆筒临界压力的主要因素
（1）材料的E、μ
（2）结构尺寸D、t、L
（3）圆筒的形状偏差
第一节 概述
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第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算
基于以下假设：
①圆柱壳厚度t与半径D相比
是小量， 位移w与厚度t相
比是小量。
②失稳时圆柱壳体的应力仍
处于弹性范围。
目的
理论
理想圆柱壳小挠度理论
线性平衡方程
和挠曲微分方程
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