1、外外压圆筒的设计计算压圆筒的设计计算外压圆筒设计外压圆筒设计解析法解析法图算法图算法特点：反复试算，比较特点：反复试算，比较繁琐。繁琐。图算法原理：（标准规范采用）图算法原理：（标准规范采用）32 .2ocrDtEptDLDEtpoocr259. 2（4-8）（4-15）2crocrep Dt第三节 外压圆筒的设计计算为避开材料的弹性模量为避开材料的弹性模量E（塑性状态为变量），采用（塑性状态为变量），采用应变表征失稳时的特征：应变表征失稳时的特征：不论长圆筒或短圆筒，失稳时周向应变（按单向应力时的虎克定律）为：2crcrocrep DEEt2)(1 . 1eocrcrtDE将长、短圆筒的 p
2、cr公式分别代入应变式中，得长圆筒 oocrcrDLDtE5 . 130. 1短圆筒)/,/(eoocrtDDLf第三节 外压圆筒的设计计算令令A=cr，以，以A作为横坐标，作为横坐标，L/Do作为纵坐标，作为纵坐标， Do /te作为参量绘成曲线；见图作为参量绘成曲线；见图4-11（1）几何参数计算图：）几何参数计算图：L/Do-Do/te-A关系曲线关系曲线与材料弹性模量与材料弹性模量E无关，对任何钢材的筒体都适用。无关，对任何钢材的筒体都适用。第三节 外压圆筒的设计计算长圆筒长圆筒与纵坐标平行的直线簇，失稳时与纵坐标平行的直线簇，失稳时 周向应变周向应变A与与L/Do无关；无关；短圆筒短
3、圆筒斜平行线簇，失稳时斜平行线簇，失稳时A与与 L/Do、Do/te都有关。都有关。（2）厚度计算图（不同材料）：）厚度计算图（不同材料）：B-A关系曲线关系曲线eocrcrcrEtDpE2eocrEtDpm2creoEmtpD2即由L/Do，Do/te图4-11周向应变A找出A与pcr的关系判定筒体在操作外压力下是否安全。临界压力pcr，稳定性安全系数m，许用外压力p，故 pcr=mp查第三节 外压圆筒的设计计算以A和B为坐标轴的厚度计算图，以为基础，图图4-12图图4-15为几种常用钢材的厚度计算图。温度不同，曲线不同；直线部分表示材料处于弹性，属于弹性失稳， B与A成正比，由A查B时，若
4、与曲线不相交，则属于弹性失稳，可由EAB32，求取B。eotDp令 B=，GB150取m=3，代入上式得：crcrEB3232由该式建立由该式建立B与与A的关系图的关系图tDpBo第三节 外压圆筒的设计计算外压圆筒外压圆筒（Dote）薄壁圆筒（薄壁圆筒（Dote20）失稳失稳Dote20厚壁圆筒（厚壁圆筒（Dote20）失稳失稳强度失效强度失效第三节 外压圆筒的设计计算Do/te20薄壁筒体，稳定性校核：薄壁筒体，稳定性校核：a. 假设名义厚度假设名义厚度tn，令，令te=tn-C，算出，算出L/Do和和Do/te；b. 以以L/Do、Do/te值由图值由图4-11查取查取A值（遇中间插值），
5、若值（遇中间插值），若L/Do值大于值大于50，则用，则用L/Do=50查图；若查图；若L/Do值小于值小于0.05，则用则用L/Do=0.05查图查图c. 由材料选由材料选厚度计算图（图厚度计算图（图4-12图图4-15）第三节 外压圆筒的设计计算 eotDBp B 按按(a)式计算许用外压式计算许用外压p温度对应的曲线在温度对应的曲线在图上没有时，插值图上没有时，插值 eotDAEp32（b）A在材料线左方在材料线左方时，时， ，按，按(b)式计算许用外压式计算许用外压p：32AEB 系系 数数 A设计温度设计温度根根据据(a)第三节 外压圆筒的设计计算图算法求解过程第三节 外压圆筒的设计
6、计算d. pcp且较接近且较接近假设的名义厚度假设的名义厚度tn合理合理pcp假设假设tn不合理不合理重设重设tn，直到满足，直到满足第三节 外压圆筒的设计计算1、真空容器、真空容器有安全装置时：有安全装置时：无安全装置时：无安全装置时：p=0.1Mpa MPapppio1 . 0)(25. 1minmax2、带夹套的真空容器、带夹套的真空容器p取真空容器的设计压力加上夹套压力取真空容器的设计压力加上夹套压力3、其它外压容器（包括带夹套的外压容器）、其它外压容器（包括带夹套的外压容器）p应不小于容器正常工作过程中可能出现的最大内应不小于容器正常工作过程中可能出现的最大内外压力差外压力差即：即：
7、p(po-pi)max注意：最大内外压差的取值注意：最大内外压差的取值四、设计参数四、设计参数的规定的规定设计压力设计压力第三节 外压圆筒的设计计算四、设计参数四、设计参数的规定的规定压力试验压力试验第三节 外压圆筒的设计计算不带夹套的外压容器和真空容器不带夹套的外压容器和真空容器ppT25. 1试验压力试验压力带夹套外压容器带夹套外压容器夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力值。套的试验压力值。ppT25. 1内筒试验压力内筒试
8、验压力在确定了夹套试验压力后，还必须校核内在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验压力下的稳定性。筒在该试验压力下的稳定性。如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。夹套：夹套：按内压容器确定试验压力。按内压容器确定试验压力。第三节 外压圆筒的设计计算注意：注意：计算长度计算长度第三节 外压圆筒的设计计算计算长度计算长度：筒体外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距：筒体外部或内部两相邻刚性构件之间的最大距离，通常封
9、头、法兰、加强圈等均可视为刚性构件。离，通常封头、法兰、加强圈等均可视为刚性构件。第三节 外压圆筒的设计计算第三节 外压圆筒的设计计算加强圈的设计计算加强圈的设计计算将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体厚将长圆筒转化为短圆筒，可以有效地减小筒体厚度、提高筒体稳定性。度、提高筒体稳定性。目的目的加强圈设计加强圈设计加强圈的间距加强圈的间距截面尺寸截面尺寸结构设计结构设计第三节 外压圆筒的设计计算tDLDEtpoocr259. 21、加强圈的间距、加强圈的间距设置加强圈，必须使其属于短圆筒才有实际作用。设置加强圈，必须使其属于短圆筒才有实际作用。加强圈数量增多，加强圈数量增多，Lmax值减小，
10、筒体厚度减薄；反值减小，筒体厚度减薄；反之，筒体厚度须增加。之，筒体厚度须增加。第三节 外压圆筒的设计计算2、加强圈截面尺寸的确定、加强圈截面尺寸的确定目目 的：的： 增强筒壁截面的抗弯曲能力增强筒壁截面的抗弯曲能力方法思路：方法思路： 通过增加截面惯性矩通过增加截面惯性矩 J 来提高筒壁截面的抗来提高筒壁截面的抗弯曲能力，满足弯曲能力，满足 Js大于并接近大于并接近J设置设置位置位置容器内部：容器内部：焊接总长不小于焊接总长不小于 筒体内圆周长的筒体内圆周长的1/3容器外部：容器外部：焊接的总长不小于焊接的总长不小于 筒体外圆周长的筒体外圆周长的1/23、加强圈的结构设计、加强圈的结构设计工
11、字钢工字钢其它型钢其它型钢常用常用型钢型钢扁钢扁钢角钢角钢材料：多为碳素钢。材料：多为碳素钢。 筒体为贵重金属，在筒体外部设置碳素钢加强圈，筒体为贵重金属，在筒体外部设置碳素钢加强圈， 节省贵重金属。节省贵重金属。第三节 外压圆筒的设计计算 加强圈两侧的间断焊缝可错开或并排，但焊缝之间加强圈两侧的间断焊缝可错开或并排，但焊缝之间的最大间隙对外加强圈为的最大间隙对外加强圈为8n，对内加强圈，对内加强圈12n（n为为筒体的名义厚度）。筒体的名义厚度）。第三节 外压圆筒的设计计算加强圈的形式及连接结构加强圈的形式及连接结构要求：要求：3、加强圈的结构设计（续）、加强圈的结构设计（续）# 加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意加强圈应整圈围绕在筒体的圆周上，不许任意削弱或割断。削弱或割断。# 设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，设置在内部的加强圈，若开设排液孔、排气孔，削弱或割断的弧长不得大于图削弱或割断的弧长不得大于图4-18所给定的值。所给定的值。第三节 外压圆筒的设计计算本节重点 （1）外压容器设计参数的规定； （2）设置加强圈的目的及结构要求 。
