环向应力

更新时间:2023-07-13 11:29

圆筒形容器,当其承受内压力P作用以后,其管径要稍微增大,筒壁内的“环向纤维”要伸长,因此在筒体纵向的横截面上有应力产生,此应力称为环向应力,以δt表示.由于筒壁很薄,可以认为环向应力沿壁厚均匀分布.鉴于窗口两端是封闭的,在承受内压后,筒体的“纵向纤维”要缩短,则筒体横向截面线也必定有应力产生,此应力称为轴向应力,以δm表示。对于薄壁容器,筒壁内作任一点均存在这两向力,可以利用材料力学截面法,由静力平衡议程求得。s为薄壁容器厚度,D为薄壁容器管径(平均直径)。

术语简介

根据平衡方程∑Fx=0和∑Fy=0可以写出:

δm(πDs)-P*πD2/4=0;δt(l*2s)-P*D*l=0

解得:

δt=PD/2s

δm=PD/4s

对环向应力的补充:对于环向应力,内压力产生的力:

若用概述中字母代替,则其中F1=pDl (l为薄壁圆筒高)

对环向应力:F2=δt(l*2s)

F1=F2

即δt=PD/2s

薄壁圆筒承受内压时,其环向应力是轴向应力的两倍。故圆筒状容器炸开时,一般都是纵向开裂成几瓣而不是横向开列成几截。

在忽略径向应力的情况下,以此为基础,考虑到薄壁容器由韧性材料制成,可以采用第三或第四强度理论进行强度设计。由此得出壁厚的设计公式:δ≥PD/2[σ]+C,其中C为考虑加工,腐蚀等影响的附加壁厚量。

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