外压容器设计基础ppt课件.ppt

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1、第第11章章 外压容器设计基础外压容器设计基础1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础外压容器设计基础11.1 11.1 概概概概 述述述述1 1、外压容器的失稳、外压容器的失稳、外压容器的失稳、外压容器的失稳 真空储罐真空储罐真空储罐真空储罐夹套反应器夹套反应器夹套反应器夹套反应器2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）外压圆筒筒壁内的压缩应力经常是当其数值还远远外压圆筒筒壁内的

2、压缩应力经常是当其数值还远远外压圆筒筒壁内的压缩应力经常是当其数值还远远外压圆筒筒壁内的压缩应力经常是当其数值还远远低于材料的屈服极限时，筒壁就已经被压瘪或发生褶皱，低于材料的屈服极限时，筒壁就已经被压瘪或发生褶皱，低于材料的屈服极限时，筒壁就已经被压瘪或发生褶皱，低于材料的屈服极限时，筒壁就已经被压瘪或发生褶皱，在一瞬间失去自身原来的形状。在一瞬间失去自身原来的形状。在一瞬间失去自身原来的形状。在一瞬间失去自身原来的形状。弹性失稳弹性失稳弹性失稳弹性失稳在外压作用下，突然发生的筒体失去在外压作用下，突然发生的筒体失去在外压作用下，突然发生的筒体失去在外压作用下，突然发生的筒体失去原形，即突然

3、失去原来形状稳定性的现象。原形，即突然失去原来形状稳定性的现象。原形，即突然失去原来形状稳定性的现象。原形，即突然失去原来形状稳定性的现象。保证壳体的稳定性是外压容器能正常操作的必要条件保证壳体的稳定性是外压容器能正常操作的必要条件保证壳体的稳定性是外压容器能正常操作的必要条件保证壳体的稳定性是外压容器能正常操作的必要条件3为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能pppabc11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）2 2、圆筒失稳形式的分类、圆筒失稳形式的分类、圆筒失稳形式的分类、圆筒失稳形式的分类受外压的圆筒受外

4、压的圆筒受外压的圆筒受外压的圆筒4为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（1 1 1 1）周向失稳（也称侧向失稳）周向失稳（也称侧向失稳）周向失稳（也称侧向失稳）周向失稳（也称侧向失稳）圆筒由于均匀径向外压引起的失稳。周向失稳时圆筒由于均匀径向外压引起的失稳。周向失稳时圆筒由于均匀径向外压引起的失稳。周向失稳时圆筒由于均匀径向外压引起的失稳。周向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波数壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波数壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形

5、，其波数壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波数n n n n 可以为可以为可以为可以为2 2 2 2，3 3 3 3，4 4 4 4，。p p5为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（2 2）轴向失稳）轴向失稳）轴向失稳）轴向失稳一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一一个薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时，它仍数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时

6、，它仍数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时，它仍数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时，它仍然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。p p6为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（3 3）局部失稳）局部失

7、稳）局部失稳）局部失稳局部压力过大，如容器在支座或其他支承处以及局部压力过大，如容器在支座或其他支承处以及局部压力过大，如容器在支座或其他支承处以及局部压力过大，如容器在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。局部范围的壳体壁内的局部范围的壳体壁内的局部范围的壳体壁内的局部范围的壳体壁内的压应力突变为弯曲应力压应力突变为弯曲应力压应力突变为弯曲应力压应力突变为弯曲应力7为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻

8、全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）11.2 11.2 临界压力临界压力临界压力临界压力1 1、临界压力、临界压力、临界压力、临界压力壳体失稳时所承受的相应压力，用壳体失稳时所承受的相应压力，用壳体失稳时所承受的相应压力，用壳体失稳时所承受的相应压力，用p pcrcr表示。表示。表示。表示。临界压应力临界压应力临界压应力临界压应力筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力，筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力，筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力，筒体在临界压力作用下，筒壁内存在的压应力，以以以以 crcr表示。表示。表示。表示

9、。当外压低于临界压力（当外压低于临界压力（当外压低于临界压力（当外压低于临界压力（p p p pcrcr)时，时，时，时，压缩变形可以恢复压缩变形可以恢复压缩变形可以恢复压缩变形可以恢复当外压等于临界压力（当外压等于临界压力（当外压等于临界压力（当外压等于临界压力（p=p p=pcrcr）时，壁内压缩应力和变）时，壁内压缩应力和变）时，壁内压缩应力和变）时，壁内压缩应力和变形发生突变，变形不能恢复。形发生突变，变形不能恢复。形发生突变，变形不能恢复。形发生突变，变形不能恢复。8为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外

10、压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）长圆筒长圆筒两端的边界影响可以忽略，压瘪时波数两端的边界影响可以忽略，压瘪时波数两端的边界影响可以忽略，压瘪时波数两端的边界影响可以忽略，压瘪时波数 n=2n=2 ，临，临，临，临界压力界压力界压力界压力p pcrcr仅与仅与仅与仅与 e e/D/Do o有关，而与有关，而与有关，而与有关，而与L/DL/Do o无关。无关。无关。无关。短圆筒短圆筒两端的边界影响显著，压瘪时波数为两端的边界影响显著，压瘪时波数为两端的边界影响显著，压瘪时波数为两端的边界影响显著，压瘪时波数为 n n2 2 的正的正的正的正整数整数整数整数,p,pcrcr不仅与不仅与不仅

11、与不仅与 e e/D/Do o有关，而且与有关，而且与有关，而且与有关，而且与L/DL/Do o有关。有关。有关。有关。刚性圆筒刚性圆筒 壳体的壳体的壳体的壳体的L/DL/Do o较小，而较小，而较小，而较小，而 e e/D/Do o较大，故刚性较好。较大，故刚性较好。较大，故刚性较好。较大，故刚性较好。破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极破坏原因是由于器壁内的应力超过了材料屈极限所致。计算时只要满足强度要求即可。限所致。计算时只要满足强度要求即可。限所致。计算时只要满足强度要求即可。限所致。计算时只要满足强度

12、要求即可。长圆筒长圆筒动画动画短圆筒短圆筒动画动画3波波短圆筒短圆筒动画动画4波波2 2、长、短圆筒和刚性圆筒、长、短圆筒和刚性圆筒、长、短圆筒和刚性圆筒、长、短圆筒和刚性圆筒9为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）3 3、临界压力的理论计算公式、临界压力的理论计算公式、临界压力的理论计算公式、临界压力的理论计算公式（1 1）长圆筒）长圆筒）长圆筒）长圆筒 临界压力可由圆环的临界压力公式推得，即临界压力可由圆环的临界压力公式推得，即临界压力可由圆环的临界压力公式推得，即临界

13、压力可由圆环的临界压力公式推得，即与圆筒的材料和与圆筒的材料和与圆筒的材料和与圆筒的材料和 e e/D/Do o有关，而有关，而有关，而有关，而与圆筒的长径比与圆筒的长径比与圆筒的长径比与圆筒的长径比L/DL/Do o无关。无关。无关。无关。10为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（2 2）短圆筒）短圆筒）短圆筒）短圆筒 与圆筒材料和圆筒与圆筒材料和圆筒与圆筒材料和圆筒与圆筒材料和圆筒的有效厚度与直径的有效厚度与直径的有效厚度与直径的有效厚度与直径之比之比之比之比 e e

14、/Do/Do，圆筒的，圆筒的，圆筒的，圆筒的长径比长径比长径比长径比L/DoL/Do有关有关有关有关11为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（3 3）刚性圆筒）刚性圆筒）刚性圆筒）刚性圆筒 由于厚径比由于厚径比由于厚径比由于厚径比 e e/Do/Do 较大，而长径比较大，而长径比较大，而长径比较大，而长径比 L/Do L/Do 较小，一较小，一较小，一较小，一般不存在因失稳而破坏的问题，只需要校验其强度是般不存在因失稳而破坏的问题，只需要校验其强度是般不存在因失稳而破坏的

15、问题，只需要校验其强度是般不存在因失稳而破坏的问题，只需要校验其强度是否足够就可以。其强度校验公式与计算内压圆筒的公否足够就可以。其强度校验公式与计算内压圆筒的公否足够就可以。其强度校验公式与计算内压圆筒的公否足够就可以。其强度校验公式与计算内压圆筒的公式是一样的，即式是一样的，即式是一样的，即式是一样的，即ororor12为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）4 4、影响临界压力的因素、影响临界压力的因素、影响临界压力的因素、影响临界压力的因素（1 1）筒体几何尺寸的影响

16、）筒体几何尺寸的影响）筒体几何尺寸的影响）筒体几何尺寸的影响比较比较比较比较和和和和：当：当：当：当 L/D L/D 相同时，相同时，相同时，相同时，/D/D 大者临界压力高。大者临界压力高。大者临界压力高。大者临界压力高。比较比较比较比较和和和和：当：当：当：当/D /D 相同时，相同时，相同时，相同时，L/D L/D 小者临界压力高。小者临界压力高。小者临界压力高。小者临界压力高。比较比较比较比较和和和和：当：当：当：当/D /D 相同时，有加强圈者临界压力高。相同时，有加强圈者临界压力高。相同时，有加强圈者临界压力高。相同时，有加强圈者临界压力高。临界压力临界压力临界压力临界压力13为深

17、入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（a a）筒壁的）筒壁的）筒壁的）筒壁的/D/D越大，筒壁抵抗弯曲的能力越强。所越大，筒壁抵抗弯曲的能力越强。所越大，筒壁抵抗弯曲的能力越强。所越大，筒壁抵抗弯曲的能力越强。所以，以，以，以，/D/D大者，圆筒的临界压力高大者，圆筒的临界压力高大者，圆筒的临界压力高大者，圆筒的临界压力高。（b b）封头刚性较筒体高，圆筒承受外压时，封头对筒）封头刚性较筒体高，圆筒承受外压时，封头对筒）封头刚性较筒体高，圆筒承受外压时，封头对筒）封头刚性较筒

18、体高，圆筒承受外压时，封头对筒壁能起一定支撑作用，但随着圆筒几何长度的增加而壁能起一定支撑作用，但随着圆筒几何长度的增加而壁能起一定支撑作用，但随着圆筒几何长度的增加而壁能起一定支撑作用，但随着圆筒几何长度的增加而减弱。减弱。减弱。减弱。当圆筒的当圆筒的当圆筒的当圆筒的/D/D相同时，筒体短者临界压力高相同时，筒体短者临界压力高相同时，筒体短者临界压力高相同时，筒体短者临界压力高。14为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（c c）当圆筒长度超过某一限度后，封头对筒壁中部）

19、当圆筒长度超过某一限度后，封头对筒壁中部）当圆筒长度超过某一限度后，封头对筒壁中部）当圆筒长度超过某一限度后，封头对筒壁中部支撑作用全部消失，圆筒支撑作用全部消失，圆筒支撑作用全部消失，圆筒支撑作用全部消失，圆筒p pcrcr降低。为不改变圆筒总长降低。为不改变圆筒总长降低。为不改变圆筒总长降低。为不改变圆筒总长度的条件下，提高度的条件下，提高度的条件下，提高度的条件下，提高p pcrcr ，可在筒体外壁（或内壁）焊，可在筒体外壁（或内壁）焊，可在筒体外壁（或内壁）焊，可在筒体外壁（或内壁）焊上足够大的刚性加强圈，使原来得不到封头支撑作用上足够大的刚性加强圈，使原来得不到封头支撑作用上足够大的

20、刚性加强圈，使原来得不到封头支撑作用上足够大的刚性加强圈，使原来得不到封头支撑作用的筒壁。的筒壁。的筒壁。的筒壁。当筒体的当筒体的当筒体的当筒体的/D/D和和和和 L/D L/D 值均相同时，有加强圈值均相同时，有加强圈值均相同时，有加强圈值均相同时，有加强圈者临界压力高者临界压力高者临界压力高者临界压力高。15为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）当筒体焊上加强圈后，原筒体的总长度对计算当筒体焊上加强圈后，原筒体的总长度对计算当筒体焊上加强圈后，原筒体的总长度对计算当筒体

21、焊上加强圈后，原筒体的总长度对计算临界压力没有直接意义。临界压力没有直接意义。临界压力没有直接意义。临界压力没有直接意义。计算长度是指两相邻加强计算长度是指两相邻加强计算长度是指两相邻加强计算长度是指两相邻加强圈的间距圈的间距圈的间距圈的间距，对与封头相联的那段筒体来说，应把凸，对与封头相联的那段筒体来说，应把凸，对与封头相联的那段筒体来说，应把凸，对与封头相联的那段筒体来说，应把凸形封头中的形封头中的形封头中的形封头中的1/31/3的凸面高度计入。的凸面高度计入。的凸面高度计入。的凸面高度计入。16为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小

22、学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（2 2）筒体材料性能的影响）筒体材料性能的影响）筒体材料性能的影响）筒体材料性能的影响 圆筒失稳时，绝大多数情况下，圆筒失稳时，绝大多数情况下，圆筒失稳时，绝大多数情况下，圆筒失稳时，绝大多数情况下，筒壁内应力并没有达到材料的屈服极限。筒壁内应力并没有达到材料的屈服极限。筒壁内应力并没有达到材料的屈服极限。筒壁内应力并没有达到材料的屈服极限。筒体几何形状突变，并非由于材料的强度不够而引筒体几何形状突变，并非由于材料的强度不够而引筒体几何形状突变，并非由于材料的强度不够而引筒体几何形状突变，并非由于材料的强度不够而引起的。筒体的

23、临界压力与材料的屈服极限没有直接起的。筒体的临界压力与材料的屈服极限没有直接起的。筒体的临界压力与材料的屈服极限没有直接起的。筒体的临界压力与材料的屈服极限没有直接关系。关系。关系。关系。材料弹性模量材料弹性模量材料弹性模量材料弹性模量E E 和泊松比和泊松比和泊松比和泊松比 值大，其抵抗变形值大，其抵抗变形值大，其抵抗变形值大，其抵抗变形的能力就强，故临界压力也就高。的能力就强，故临界压力也就高。的能力就强，故临界压力也就高。的能力就强，故临界压力也就高。但由于各种钢材但由于各种钢材但由于各种钢材但由于各种钢材的的的的E E 和和和和 值相差不大，故选用值相差不大，故选用值相差不大，故选用值

24、相差不大，故选用高强度钢代替一般碳钢高强度钢代替一般碳钢高强度钢代替一般碳钢高强度钢代替一般碳钢制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力。制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力。制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力。制造外压容器，并不能提高筒体的临界压力。17为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（3 3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响）筒体椭圆度和材料不均匀的影响）筒体椭圆度和材料不均匀的影响）筒体椭圆度和材料不均匀的影响 稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料稳定性的

25、破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料稳定性的破坏并不是由于壳体存在椭圆度或材料不均匀而引起的。不均匀而引起的。不均匀而引起的。不均匀而引起的。即使壳体的形状很精确和材料很均即使壳体的形状很精确和材料很均即使壳体的形状很精确和材料很均即使壳体的形状很精确和材料很均匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，但壳体的匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，但壳体的匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，但壳体的匀，当外压力达到一定数值时，也会失稳，但壳体的椭圆度与材料的不均匀性能使临界压力的数值降低。椭圆度与材料的不均匀性能使临界压力的数值降低。椭圆度与材料的不均匀性

26、能使临界压力的数值降低。椭圆度与材料的不均匀性能使临界压力的数值降低。18为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）椭圆度的定义椭圆度的定义椭圆度的定义椭圆度的定义e=e=（D DmaxmaxD Dminmin）/DN/DND Dmaxmax、D Dmin min 分别为壳体的最大及最小内直径；分别为壳体的最大及最小内直径；分别为壳体的最大及最小内直径；分别为壳体的最大及最小内直径；DNDN圆筒的公称直径。圆筒的公称直径。圆筒的公称直径。圆筒的公称直径。19为深入学习习近平新时

27、代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）5 5、临界长度、临界长度、临界长度、临界长度Lcr长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的分界线。长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的分界线。长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的分界线。长圆筒、短圆筒和刚性圆筒的分界线。当圆筒处于临界长度当圆筒处于临界长度当圆筒处于临界长度当圆筒处于临界长度L Lcrcr时，则用长圆筒公式计算所得时，则用长圆筒公式计算所得时，则用长圆筒公式计算所得时，则用长圆筒公式计算所得临界压力临界压力临界压力临界压力p pcrcr值和用短圆筒公式计算的临界压力值和用

28、短圆筒公式计算的临界压力值和用短圆筒公式计算的临界压力值和用短圆筒公式计算的临界压力p pcrcr值应值应值应值应相等，由此得到长、短圆筒的临界长度相等，由此得到长、短圆筒的临界长度相等，由此得到长、短圆筒的临界长度相等，由此得到长、短圆筒的临界长度LcrLcr值，即值，即值，即值，即20为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）同理可得到短圆筒与刚性圆筒的临界长度同理可得到短圆筒与刚性圆筒的临界长度同理可得到短圆筒与刚性圆筒的临界长度同理可得到短圆筒与刚性圆筒的临界长度Lcr

29、Lcr值，即值，即值，即值，即21为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）当圆筒的计算长度当圆筒的计算长度当圆筒的计算长度当圆筒的计算长度L LL Lcrcr时，属时，属时，属时，属长圆筒长圆筒长圆筒长圆筒；若若若若LLcrcrL LL Lcrcr时，属时，属时，属时，属短圆筒短圆筒短圆筒短圆筒；若若若若L LLLcrcr时，属时，属时，属时，属刚性圆筒刚性圆筒刚性圆筒刚性圆筒。此外，圆筒的计算方法还与其相对厚度有关。此外，圆筒的计算方法还与其相对厚度有关。此外，圆筒的计算方

30、法还与其相对厚度有关。此外，圆筒的计算方法还与其相对厚度有关。当当当当 e e/Do/Do0.040.04时，一般在器壁应力达到屈服极限以时，一般在器壁应力达到屈服极限以时，一般在器壁应力达到屈服极限以时，一般在器壁应力达到屈服极限以前不可能发生失稳现象，故在这种条件下，任何长前不可能发生失稳现象，故在这种条件下，任何长前不可能发生失稳现象，故在这种条件下，任何长前不可能发生失稳现象，故在这种条件下，任何长径比均可按刚性圆筒计算。径比均可按刚性圆筒计算。径比均可按刚性圆筒计算。径比均可按刚性圆筒计算。22为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥

31、中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）11.3 11.3 外压容器设计方法及要求外压容器设计方法及要求外压容器设计方法及要求外压容器设计方法及要求1 1、设计准则、设计准则、设计准则、设计准则 实践证明，许多长圆筒或管子一般压力达到临界实践证明，许多长圆筒或管子一般压力达到临界实践证明，许多长圆筒或管子一般压力达到临界实践证明，许多长圆筒或管子一般压力达到临界值的值的值的值的 1/2 1/21/31/3时，它们就会被压瘪。在操作时壳体实时，它们就会被压瘪。在操作时壳体实时，它们就会被压瘪。在操作时壳体实时，它们就会被压瘪。在操作时壳体实际所承担的外压也有可能会比

32、计算外压大一些。际所承担的外压也有可能会比计算外压大一些。际所承担的外压也有可能会比计算外压大一些。际所承担的外压也有可能会比计算外压大一些。故故故故为保证不发生失稳破坏，决不能允许在外压等于或接为保证不发生失稳破坏，决不能允许在外压等于或接为保证不发生失稳破坏，决不能允许在外压等于或接为保证不发生失稳破坏，决不能允许在外压等于或接近于临界值时进行操作，必须使近于临界值时进行操作，必须使近于临界值时进行操作，必须使近于临界值时进行操作，必须使许用外压比临界外压许用外压比临界外压许用外压比临界外压许用外压比临界外压力小力小力小力小mm倍倍倍倍，即，即，即，即23为深入学习习近平新时代中国特色社会

33、主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）稳定安全系数稳定安全系数稳定安全系数稳定安全系数 m m 决定于决定于决定于决定于圆筒形状准确性、载荷的对称性、材料的圆筒形状准确性、载荷的对称性、材料的圆筒形状准确性、载荷的对称性、材料的圆筒形状准确性、载荷的对称性、材料的均匀性、制造方法及设备在空间的位置均匀性、制造方法及设备在空间的位置均匀性、制造方法及设备在空间的位置均匀性、制造方法及设备在空间的位置等很多因素。等很多因素。等很多因素。等很多因素。GB1501998 GB1501998钢制压力容器规定，钢制压力

34、容器规定，钢制压力容器规定，钢制压力容器规定，取取取取 m=3 m=3，同时规定对于外压或真空设备的筒体要求其制造的椭同时规定对于外压或真空设备的筒体要求其制造的椭同时规定对于外压或真空设备的筒体要求其制造的椭同时规定对于外压或真空设备的筒体要求其制造的椭圆度不大于圆度不大于圆度不大于圆度不大于0.5%0.5%。设计时，必须使计算外压力设计时，必须使计算外压力设计时，必须使计算外压力设计时，必须使计算外压力 p pc cp=pp=pcrcr/m/m，并，并，并，并接近接近接近接近pp，则所确定筒体厚度才能满足外压稳定要求。，则所确定筒体厚度才能满足外压稳定要求。，则所确定筒体厚度才能满足外压稳

35、定要求。，则所确定筒体厚度才能满足外压稳定要求。24为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）2 2、外压圆筒厚度设计的图算法、外压圆筒厚度设计的图算法、外压圆筒厚度设计的图算法、外压圆筒厚度设计的图算法（1 1）算图的依据）算图的依据）算图的依据）算图的依据 圆筒受外压时，其临界压力的计算公式圆筒受外压时，其临界压力的计算公式圆筒受外压时，其临界压力的计算公式圆筒受外压时，其临界压力的计算公式 长圆筒长圆筒长圆筒长圆筒 短圆筒短圆筒短圆筒短圆筒25为深入学习习近平新时代中国特

36、色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）临界压力作用下，筒壁产生相应临界压力作用下，筒壁产生相应临界压力作用下，筒壁产生相应临界压力作用下，筒壁产生相应 crcr及应变及应变及应变及应变 为为为为26为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体尺寸外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体尺寸外压圆筒失稳时，筒壁的环向应变值与筒体尺寸外压圆筒失稳时，筒壁的

37、环向应变值与筒体尺寸（e e，D Do o，L L）之间的关系，即）之间的关系，即）之间的关系，即）之间的关系，即 对于一个厚度和直径已经确定的筒体（即该筒的对于一个厚度和直径已经确定的筒体（即该筒的对于一个厚度和直径已经确定的筒体（即该筒的对于一个厚度和直径已经确定的筒体（即该筒的Do/eDo/e值一定）来说，筒体失稳时的环向应变值一定）来说，筒体失稳时的环向应变值一定）来说，筒体失稳时的环向应变值一定）来说，筒体失稳时的环向应变 值将只值将只值将只值将只是是是是L/DoL/Do的函数，不同的的函数，不同的的函数，不同的的函数，不同的L/DoL/Do值的圆筒体，失稳时将产值的圆筒体，失稳时将

38、产值的圆筒体，失稳时将产值的圆筒体，失稳时将产生不同的生不同的生不同的生不同的 值。值。值。值。27为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）横坐标横坐标横坐标横坐标(系数系数系数系数A)A)纵坐标纵坐标纵坐标纵坐标L/DL/Do o长圆筒长圆筒长圆筒长圆筒垂直线簇垂直线簇垂直线簇垂直线簇短圆筒短圆筒短圆筒短圆筒斜平行线簇斜平行线簇斜平行线簇斜平行线簇转折点转折点转折点转折点临界长度临界长度临界长度临界长度28为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国

39、教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）现在，希望利用曲线解决的问题是：一个尺寸已现在，希望利用曲线解决的问题是：一个尺寸已知的外压圆筒，当它失稳时，其临界压力是多少；为知的外压圆筒，当它失稳时，其临界压力是多少；为保证安全操作，其允许的工作外压是多少保证安全操作，其允许的工作外压是多少?29为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）对于一个已知厚度对于一个已知厚度对于一个已知厚度对于一个已知厚度ee与直径与直径与直径与直径D

40、oDo的筒体，其允许工的筒体，其允许工的筒体，其允许工的筒体，其允许工作外压作外压作外压作外压pp等于等于等于等于B B乘以乘以乘以乘以 e/Do e/Do，要想从，要想从，要想从，要想从 找到找到找到找到pp，首先，首先，首先，首先需要从需要从需要从需要从 找出找出找出找出B B。于是问题就变为如何从。于是问题就变为如何从。于是问题就变为如何从。于是问题就变为如何从 找出找出找出找出B B。令令30为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）横坐标横坐标横坐标横坐标(系数系数系

41、数系数A)A)纵坐标纵坐标纵坐标纵坐标B=p(DB=p(Do o/e e)温度不同时温度不同时温度不同时温度不同时材料材料材料材料E E值不一样值不一样值不一样值不一样不同温度不同不同温度不同不同温度不同不同温度不同B=B=f f()()曲线曲线曲线曲线钢材钢材钢材钢材E E值相近值相近值相近值相近,B=f(),B=f()曲线中直线段的斜率，曲线中直线段的斜率，曲线中直线段的斜率，曲线中直线段的斜率，对大部分钢材相近对大部分钢材相近对大部分钢材相近对大部分钢材相近31为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计

42、基础（续）外压容器设计基础（续）但钢材种类不同时，其比例极限和屈服极限差别但钢材种类不同时，其比例极限和屈服极限差别但钢材种类不同时，其比例极限和屈服极限差别但钢材种类不同时，其比例极限和屈服极限差别很大。体现在在很大。体现在在很大。体现在在很大。体现在在 B=f()B=f()曲线的转折点位置以及转折点曲线的转折点位置以及转折点曲线的转折点位置以及转折点曲线的转折点位置以及转折点以后的曲线走向，故以后的曲线走向，故以后的曲线走向，故以后的曲线走向，故对于对于对于对于 B=f()B=f()曲线来说均有其适用曲线来说均有其适用曲线来说均有其适用曲线来说均有其适用的的的的 范围。范围。范围。范围。图

43、图图图11-711-71010给出常用材料的给出常用材料的给出常用材料的给出常用材料的B=B=f f()()，即，即，即，即B=B=f f(A)(A)曲线。曲线。曲线。曲线。32为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）33为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）34为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小

44、学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）35为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）36为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（2 2）外压圆筒和管子厚度的图算法）外压圆筒和管子厚度的图算法）外压圆筒和管子厚度的图算法）外压圆筒和管子厚度的图算法（D Do o/e e）2020的圆筒和管子的圆筒和管子的圆筒和管子的圆筒和管子1假设

45、假设n，令，令e=nC，定出，定出L/Do和和Do/e；2在图在图11-5的左方找到的左方找到L/Do值，过此点沿水平方向值，过此点沿水平方向右移与右移与Do/e相交（遇中相交（遇中间值用内插法）；间值用内插法）；若若L/Do值值50，则用，则用L/Do=50查图查图 若若L/Do值值0.05，则，则用用L/Do=0.05查图查图 37为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）3 过此交点沿垂直方向下移，图下方得到系数过此交点沿垂直方向下移，图下方得到系数A；4 按所用材料按所

46、用材料选用图选用图11-710,在图下方找到在图下方找到系数系数A；5 p应应pc，否则须再假设，否则须再假设n，重复上述计算，直到，重复上述计算，直到p大于且接近于大于且接近于pc为止（为止（pc为计算外压力）。为计算外压力）。若若A值落在设计温度下材料线的右方，则过值落在设计温度下材料线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交此点垂直上移，与设计温度下的材料线相交（遇中间温度值用内插法），再过此交点水（遇中间温度值用内插法），再过此交点水平方向右移，在图的右方得到系数平方向右移，在图的右方得到系数B，并按，并按式（式（11-13）计算许用外压力）计算许用外压力p若所得若所得A值落

47、在左方，则用计算许用外压力值落在左方，则用计算许用外压力p38为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）（Do/eDo/e）2020的圆筒和管子的圆筒和管子的圆筒和管子的圆筒和管子1用与用与Do/e20时时相同的步相同的步骤骤得到系数得到系数B值值，但，但对对（Do/e）4.0的的圆圆筒和管子筒和管子应应按下式按下式计计算算A值值系数系数A0.1时时，取，取A=0.1 39为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人

48、功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）2按下式按下式计计算算许许用外用外压压力力p式中，式中，0表示表示应应力，取以下两力，取以下两值值中的中的较较小小值值 3 p应应 pc，否，否则则再假再假设设n重复上述重复上述计计算，直到算，直到p大于且接近大于且接近pc为为止。止。40为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）3 3、外压圆筒厚度表、外压圆筒厚度表、外压圆筒厚度表、外压圆筒厚度表 为减少设计计算，将外压圆筒按其公称直径、长径为减少设计计算，将外压圆筒按其

49、公称直径、长径为减少设计计算，将外压圆筒按其公称直径、长径为减少设计计算，将外压圆筒按其公称直径、长径以及设计外压不同，将其厚度算出并列成表格。以及设计外压不同，将其厚度算出并列成表格。以及设计外压不同，将其厚度算出并列成表格。以及设计外压不同，将其厚度算出并列成表格。真空设备的筒体厚度可查表真空设备的筒体厚度可查表真空设备的筒体厚度可查表真空设备的筒体厚度可查表11-211-2。41为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）带夹套的反应釜的厚度可查表带夹套的反应釜的厚度可查表

50、带夹套的反应釜的厚度可查表带夹套的反应釜的厚度可查表11-311-3。在利用这些表时，必须特别注意各表的应用条件。在利用这些表时，必须特别注意各表的应用条件。在利用这些表时，必须特别注意各表的应用条件。在利用这些表时，必须特别注意各表的应用条件。42为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11 外压容器设计基础（续）外压容器设计基础（续）11.4 11.4 外压球壳与凸形封头的设计外压球壳与凸形封头的设计外压球壳与凸形封头的设计外压球壳与凸形封头的设计1 1、外压球壳的设计、外压球壳的设计、外压球壳的设计、外压球壳的设计 外