压力容器设计的力学基础.ppt

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1、压力容器设计的力学基础压力容器设计要解决的基本问题结构设计-主要由工艺过程决定同时要兼顾机械性能的要求材料选择-满足工作条件（压力、温度、介质）的要求并考虑经济性能强度计算-强度、刚度及稳定性强度条件 承载结构最大应力的计算 所用材料许用应力的确定刚度条件 承载结构最大位移的计算许用值的确定稳定性条件承载结构最大应力的计算基本假设载荷外力内力应力最大应力基本假设1、连续性假设 认为物体的一切物理量，如应力、应变、位移等都是物体所占空间点的连续函数。基于这一假设我们就可以用数学工具来分析线弹性力学问题。2、均匀性假设 认为物体是由同一类型的均匀固体材料组成，其各部分的物理性质是相同的。基于这一假

2、设我们就可以从研究体中取出任一单元来分析。基本假设3、各向同性假设 认为物体在各方向具有相同的物理性质，物体的弹性常数不随坐标方向的改变而变化。4、小变形假设 认为物体在外力或其他外部作用的影响下，物体所产生的变形与其本身的几何尺寸相比属于高阶小量，可以不考虑因变形而引起的尺寸变化。外力作用在物体上的外力分体力Fb和面力Fs两种。体力是作用在物体微粒体积上的力，也称为质量力，如重力、惯性力、电磁力等。其定义式为：微小体积V的体力矢量为 Fb，体力矢量Fb的方向是V内的体力的极限方向；体力的单位为N/m3 面力是指作用于弹性体表面上的外力，例如流体压力和接触力等。其定义式为：气体压力，液柱静压力

3、微小面积S上的面力矢量为 Fs，面力矢量Fs的方向是S上的面力的极限方向；面力的单位为N/m2内力与应力内力弹性体受外力作用时，其内部因外力而引起的力，称为内力，该内力总是试图抵抗外力，并不外力相平衡。在弹性范围内，内力随外力增大而增大。对于杆件、简单的板壳，内力可由材料力学的截面法求得。NxYP基于材料力学截面法可以求解的问题拉压、弯曲、扭转、内压薄壁圆筒、内压薄壁球壳内力与应力对于单轴拉伸 弯曲剪切扭转内压薄壁圆筒基于弹性力学的板壳理论可以解决的问题筒体球壳锥形封头凸形封头平板封头-圆平板理论厚壁圆筒边缘应力回转壳体的无力矩理论薄膜应力回转壳体的有力矩理论不连续区总体结构不连续，局部结构不

4、连续区强度理论一点处的应力状态 强度理论一点处的应力状态两向应力状态三向应力状态强度理论VAS:sp3ANSYS:sintVAS:sp4ANSYS:seqv脆性断裂脆性断裂 选用第一、第二强度理论选用第一、第二强度理论屈服失效屈服失效 选用第三、第四强度理论选用第三、第四强度理论 各种强度理论的适用范围及其应用 1.1.在在在在三三三三向向向向几几几几乎乎乎乎等等等等拉拉拉拉的的的的应应应应力力力力状状状状态态态态下下下下(1 12 23 3 0)0)，不不不不论论论论是是是是塑塑塑塑性性性性材材材材料料料料还还还还是是是是脆脆脆脆性材料均不会发生屈服破坏。宜用第一强度理论。性材料均不会发生屈

5、服破坏。宜用第一强度理论。性材料均不会发生屈服破坏。宜用第一强度理论。性材料均不会发生屈服破坏。宜用第一强度理论。2.2.在在在在三三三三向向向向几几几几乎乎乎乎等等等等压压压压的的的的应应应应力力力力状状状状态态态态下下下下(1 12 23 3，10)10)不不不不论论论论是是是是塑塑塑塑性性性性材材材材料料料料，还还还还是是是是脆脆脆脆性性性性材材材材料料料料，都都都都不不不不可可可可能能能能发发发发生生生生脆脆脆脆性性性性断断断断裂裂裂裂，只只只只可可可可能能能能屈屈屈屈服服服服失失失失效效效效。宜宜宜宜用用用用第第第第三三三三、四强度理论，三向均压，极难发生破坏。四强度理论，三向均压，

6、极难发生破坏。四强度理论，三向均压，极难发生破坏。四强度理论，三向均压，极难发生破坏。3.第第一一和和第第二二强强度度理理论论，都都是是以以脆脆断断为为破破坏坏标标志志的的强强度度理理论论。从从表表面面上上看看，第第二二强强度度理理论论似似乎乎比比第第一一强强度度理理论论更更完完善善，因因为为它它除除了了考考虑虑了了最最大大拉拉应应力力 1外外，还还把把 2和和 3也也考考虑虑进进去去了了，但但对对铸铸铁铁等等材材料料的的一一些些破破坏坏试试验验表表明明，第第一一强强度度理理论论优优于于第第二二强强度度理理论论特特别别是是在在两两向向拉拉伸伸的的情情况况下下，第第二二强强度度理理论论与与实实验验结果相差远。结果相差远。4.第三和第四强度理论都是以屈服失效为破坏标志的强度理论，从实验结果来看第四强度理论更接近实验结果，但第三强度理论以其形式简单，而且偏于安全的特点，与第四强度理论平分秋色。