压力容器设计的力学基础课件.ppt

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 max 所用材料许用应力的确定 max、b2.0)(sE),)(,)(min(tnnDDbtbbstssnnnn刚度条件 承载结构最大位移的计算ymaxy许用值的确定max稳定性条件crnPPcrP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

2、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：bbVFVFlim0 微小体积V的体力矢量为 Fb

3、，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：ssSFSFlim0气体压力，液柱静压力微小面积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 ANmax弯曲zWMmax

4、max剪切Wmmaxmax扭转内压薄壁圆筒tpDi2tpDi4tpDi2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，局部结构不连续区强度理论 一点处的应力状态 强度理论 tmax一点处的应力状态两向应力状态三向应力状态032213IIInnnzyxI12222xzyzxyyzzxyxIzyzxzyzyxyxzxyxI3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