压力容器载荷与应力

原创 胡伟明  2020-09-24 20:56:00  阅读 110 次 评论 0 条
摘要:

由压力载荷引起的应力  这是指由内外介质均布压力载荷在回转壳体中产生的应力。可依靠外载荷与内力的平衡关系求解。在簿壁壳体中这种应力即为沿壁厚均匀分布的薄膜应力,并在容器的总体范围内存在。厚壁容器中的应力是沿壁厚呈非线性分布状态,其中可以分解为均布分量和非均布分量。由机械载荷引起的应力  这主要指由压力以外的其他机械载荷(如重力、支座反力、管道的推力)直接产生的应力。这种应力虽求解复杂,但也是符合外载荷与内力平衡关系的。这类载荷引起的应力往往仅存在于容器的局

由压力载荷引起的应力  

这是指由内外介质均布压力载荷在回转壳体中产生的应力。可依靠外载荷与内力的平衡关系求解。在簿壁壳体中这种应力即为沿壁厚均匀分布的薄膜应力,并在容器的总体范围内存在。厚壁容器中的应力是沿壁厚呈非线性分布状态,其中可以分解为均布分量和非均布分量。

由机械载荷引起的应力  

这主要指由压力以外的其他机械载荷(如重力、支座反力、管道的推力)直接产生的应力。这种应力虽求解复杂,但也是符合外载荷与内力平衡关系的。这类载荷引起的应力往往仅存在于容器的局部,亦可称为局部应力。风载与地震载荷也是压力载荷以外的其他机械载荷,也满足载荷与内力的平衡关系,但作用范围不是局部的,而且与时间有关,作为静载荷处理时遍及容器整体,是非均布非轴对称的载荷。

由不连续效应引起的不连续应力

以下三种情况均会产生不连续应力:

① 几何不连续(如曲率半径有突变);

② 载荷不连续;

③ 材质不连续。

例如夹套反应釜的内筒在与夹套相焊接的地方就同时存在几何不连续与载荷不连续(实际上还有轴向温度的不连续)。应该注意,结构不连续应力不是由压力载荷直接引起的,而是由结构的变形协调引起的,其在壳体上的分布范围较大,可称为总体不连续应力。其沿壁厚的分布有的是线性分布有的也呈均布的。

由温差产生的热应力

由于壳壁温度沿经向(轴向)或径向(厚度方向)存在温差,在这些方向便引起热膨胀差,通过变形的约束与协调便产生应力,这就是温差应力或称热应力。引起热应力的“载荷"是温差,温差表明该类载荷的强弱,故称为热载荷,以区别于机械载荷。热应力在壳体上的分布取决于温差在壳体上的作用范围,有的属于总体范围,有的是局部范围。温差应力沿壁厚方向的分布可能是线性的或非线性的,有些则可能是均布的。

由应力集中引起的集中应力

容器上的开孔边缘、接管根部、小圆角过渡处因应力集中而形成的集中应力,其峰值可能比基本应力高出数倍。数值虽大,但分布范围很小。应力集中问题的求解一般不涉及壳体中性面的总体不连续问题,主要是局部结构不连续问题,并依靠弹性力学方法求解。但实际很难求得理论的弹性解,常用实验方法测定或采用数值解求得。


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