理论教育 优化绕带式压力容器设计的方法

优化绕带式压力容器设计的方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于通过以上的理论分析,可令绕带式压力容器的优化设计简单化。当轴向应力与环向应力相等时,则为等强度筒体。图11-9 优化设计程序流程图

优化绕带式压力容器设计的方法

基于通过以上的理论分析,可令绕带式压力容器优化设计简单化。对于按绕带式压力容器设计规定设计的容器,其应力可通过对钢带缠绕预应力和钢带缠绕倾角的调节而达到所需的应力状态。因而,可以将绕带容器最后所期望的应力分布作为目标控制值,然后将上述的运算逆向操作即可得最初所需的钢带缠绕预应力。

1.环向应力

假如最终所需的环向应力状态为[σt],则[σt]p可直接用拉美公式(11-52)求得,从而由式(11-54)可得

[σt]pre=[σt]-[σp]

式中 [σt]——最终筒体上的环向应力(MPa)。

而[σt]pre可由式(11-49)求得,由此有如下方程:

{Srcos2α[Lt][R]-1+[N]}[T]T=[σt]T-[σt]pT (11-55)

式中 [N]——钢带预应力的环向分力矩阵。(www.daowen.com)

由上述方程即可求得最初所需预应力。

2.轴向应力

圆筒形压力容器的结构决定了压力容器轴向应力是环向应力的两倍,当环向应力已达屈服点时,轴向应力离屈服点尚远,而扁平绕带式压力容器通过调节钢带倾角,使容器的环向应力和轴向应力接近于相等,充分发挥材料的性能,一般绕带容器均控制轴向应力小于环向应力,并根据容器的使用场合不同,选择轴向应力的大小控制值,从而达到轴向应力实现可控的目的。由于绕带容器环向应力与轴向应力有一定关联性,设计时可先设一初值α(15°~30°),由式(11-50)、式(11-53)和式(11-54)计算[σz]、[T],若所得轴向应力比预定的大,则减小α的值;反之,若所得轴向应力比预定的小,则可增大α值,直到十分接近。当轴向应力与环向应力相等时,则为等强度筒体。

3.优化设计流程图

优化设计计算流程图如图11-9所示。

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图11-9 优化设计程序流程图

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