(优选)外压容器壁厚计算

◆ 试验压力
外压容器依然以内压力进行压力试验，其试验压力为：
● 液压试验
pT 1.25 p
● 气压试验
pT 1.15 p
二、外压薄壁容器不失稳的条件
容器的稳定条件为：
pc [ p]
[ p] pcr m
式中 —pc计算外压力，MPa
[p]—许用外压力，MPa.
三、圆筒壁厚确定的解析法
◆ 圆筒的厚度表达式
[ p] 0.0833 E( e )2
Ro
● 比较：
若[p]≥pc,则以上假设的满足要求,否则重新假设另一
较大的，重复以上各步、直至满足要求为止。 对于承受外压力的锥形壳体，当半顶角α＞60o时，按
平封头计算；当α≤60o时，因锥壳与圆筒连接处存在变 形不协调而产生的边缘应力，所以在连接处附近圆筒和 锥壳都要有足够的刚度，保证其在外压力作用下不会失
（优选）外压容器壁厚计算
目录
1 外压容器的稳定性 2 外压薄壁容器壁厚确定 3 外压薄壁圆筒的加强圈
第一节 外压容器的稳定性
一、外压容器的失效形式
◆ 基本概念 ●外压容器：容器外部压力大于内部压力。
●失效：容器失去了正常的工作能力。
◆ 外压容器的失效形式
● 外压容器的失效一是强度不够，二是稳定性不足。 外压薄壁容器失稳是主要的失效形式。
● 长圆筒
e Do
3 pc 2.2E
◆● 短圆筒
e
壁厚确定的步骤
Do
3pc L 2.59EDo
0.4
●确定、pc、t、C、E、L、、、等相关参数；
●假设圆筒的名义厚度 ，得n e n ； C
● 计算临界长度 L、cr L并'cr 与 L比较，确定圆筒的类型； ● 计算 、pc[r p]、 cr
Do
e
＊ 区分短圆筒和刚性圆筒的临界长度Lˊcr
◆ 计算长度确定
L'cr
1.3E e
t s
Do
e
● 计算长度
计算长度是指圆筒上相邻两刚性构件（如封头、加 强圈等）的距离。
对具有凸形封头无加强圈的圆筒其计算长度L=圆筒长
度+两封头直边高度+两封头曲面深度的1/3 。
● 外压圆筒
计算长度
◆ 圆筒类型的判定
应用以上两式应满足两个条件：
＊ 临界应力
cr
pcr Do
2 e
t S
＊ 圆筒的圆度应符合GB150的规定。
● 刚性圆筒
pmax
四、外压圆筒类型的判定
2 e
Do
s
t
◆ 临界长度计算
● 临界长度
区分不同类型圆筒的特征长度。
● 临界长度的计算
＊ 区分长圆筒和短圆筒的临界长度Lcr
Lcr 1.17Do
◆ 图算法的步骤
利用图算法设计不同类型的圆筒其过程也有所不同， 现以≥20的圆筒为例说明
● 确定、pc、t、C、E、L、 p、T 等s相关参数；
● 假设圆筒的名义厚度 ，n 得 e n C Do Di 2 n
● 计算 L Do , Do 的e 值；
● 在几何参数计算图上，由L/Do和Do/δe在横坐标上 找到系数A值，若L/DO大于50、用L/DO=50查图， 若L/DO小于0.05，用L/DO=0.05查图；
对碟形封头Ro=球面部分内半径。
● 计算临界应变A值
A 0.125 e
● 根据圆筒所用材料选厚度计算图，R在o 此图上由第（3）
步所得A值和设计温度t在纵坐标上找到系数B值，并按
下式计算许用外压力[p],即
[ p] B e
Ro
若A值落在设计温度下材料线的左方，则直接用下式
计算许用外压力[p],即
● 当L≥Lcr时，为长圆筒； ● 当L≤Lˊcr时，刚性圆筒；
● 当Lcr＞L＞Lˊcr时，为短圆筒。
第二节 外压薄壁容器壁厚确定
一、设计参数
◆ 设计外压力
对真空容器当在容器上装有安全阀时，设计外压力取 1.25倍的最大外、内压力差与0.1MPa二者中的小值； 当容器未装有安全阀时，设计外压力取0.1MPa。
三、临界压力的计算
◆ 影响临界压力的因素
临界压力的大小与筒体几何尺寸、材质及结构因素有
关。 ◆ 外压圆筒形容器的分类：
按失稳情形式将外压圆筒分为三类：
长圆筒、短圆筒、刚性圆筒
◆ 临界压力的计算
● 长圆筒
pcr
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2.2E( e )3
Do
● 短圆筒
pcr
2.59E
( e / Do )2.5
L / Do
● 比较：
若 [ p]
pc、且 cr
t s
，则以上假设的满足要求；若
[ p＜] pc ，则重新假设另一较大的 n ，重复以上各步、直
至满足要求为止；若 [ p] pc
、但
cr＞
t s
，则改用图
算法。
● 校核压力试验时圆筒的强度。
四、圆筒壁厚确定的图算法
◆ 图解法的依据
图算法的基础是解析法，将解析法的相关公式经过分析整理，绘 制成两张图。一张图反映圆筒受外压力后，变形与几何尺寸之间的 关系，称为几何参数计算图，另一张图反映不同材质的圆筒在不同 温度下，所受外压力与变形之间关系的图，称为厚度计算图，此图 不同的材料有不同的图。
一较大的 ，重复以n 上各步、直至满足要求为止。
● 校核压力试验时圆筒的强度 。
五、外压封头壁厚确定的图算法
受外压力的凸形封头（半球形、椭圆形、碟形）， 利用图算法按如下步骤确定壁厚。
●假设封头的名义厚度 ，n 得 e n C
●计算 Ro e的值
对半球形封头 Ro R，i Rin 为半球形内半径； 对椭圆形RO=K1Do，K1按表3-1查取；
●根据圆筒所用材料选厚度计算图，在此图上由第（4）
步所得A值和设计温度t在纵坐标上找到系数B值，并按 下式计算许用外压力[p],即
[ p] B e
Do
若A值落在设计温度下材料线的左方，则直接用下式 计算许用外压力[p],即
● 比较
[ p] 2 EA e
3
Do
若[p]≥pc,则以上假设的 满足 n要求,否则重新假设另
● 轴向失稳
薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷 达到某一数值时，也会丧失稳定性。
失稳，仍具有圆环截面，但破坏 了母线的直线性，母线产生了波形， 即圆筒发生了褶绉。
● 局部失稳
在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局 部外压也可能引起局部失稳。
◆ 临界压力的概念
临界压力是导致容器失稳的最小外压力。
二、外压容器的失稳过程及临界压力的概念
◆ 失稳的概念
容器强度足够却突然失去了原有的形状，筒壁被压 瘪或发生褶绉，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形。 这种在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称弹 性失稳。
容器发生弹性失稳将使容器不能维持正常操作，造 成容器失效。
◆ 容器失稳形式
● 侧向失稳
由于均匀侧向外压引起失稳叫侧向失稳。