其分力在给定轴上的投影,等于压力P与曲面在垂直于给定轴的平面上的投影面积的乘积》
证:设曲面为F,压力为P,轴为X轴,曲面上的微元面积dF(图8)微元曲面的法线与X轴之间的夹角为,PX 是P在X轴方向的投影.
解:按三角关系知:
,总的投影的合力为:
微元在垂直于X轴的平面Y上的投影面积为DF*,
所以,
故,,因此定理已证明。
根据上述定理,ΣPX 仅与圆筒的横截面积有关,与封头的曲面形状无关。
故对压力P作用的直径为D的容器的轴向的作用力ΣPX 为:
由于壁薄,可将沿壁厚的轴向应力σ1看成是均匀分布的,应力的总和与轴向的合力平衡,得:
------------------------------------------------(1)
式中:D - 圆筒的平均直径,D = DI +δ
δ- 计算厚度。
2.2 环向应力的计算
求解环向应力,仍采用“截面法”,设想将圆筒沿轴线剖开,将圆筒分成相等的两部分,考察其中任一部分的平衡(图9)。根据在Y轴方向的平衡条件,
设压力P在Y轴方向的投影之和为ΣPY,在圆筒上环向应力σ2的总和为N2,其中:
积分
故:ΣPY = D•P•L ( 此式可直接用上述定理得到)
由于σ2沿壁厚δ和长度L的分布及大小均相等,故N2 与σ2 的关系如下:
N2 = σ2•2•δ•L
根据内力和外力的平衡条件,得:
σ2•2•δ•L = D•P•L
------------------------- (2)
从(1)式和(2)式的比较可见,σ2 = 2σ1
因此,在薄壁圆筒形容器的计算中,用环向应力公式计算壁厚。
3. 旋转薄壁容器的应力分析
3.1 薄壁壳体的一般方程式
上述是圆筒的例题,本节将分析一般的旋转薄壳体的应力。图10是受内压力作用下的旋转薄壳的应力分布图,任取微元A,其经线长度为ds1,曲率半径为r1,纬线长度为ds2,曲率半径r2,ds1对应的中心角为dθ1,
ds2对应中心角为dθ2,经向应力为σ1,纬向应力为σ2,作用在微元A上压力P的合力为:
与ΣP平衡的内力是由微元的四个周边截面的应力在合力ΣP方向投影的应力和来承担,即:
ΣP = 2 F1 + 2 F2
式中:F1 和F2 分别为纬向和经向应力在法向投影的合成力,根据力的平衡条件,可得:
因为:和,代入上式并简化后得:
--------------------------------- (3)
式(3)就是薄壁壳体压力与应力的关系的方程式,称为拉普拉斯方程式。
式中:P- 内压力;σ1--经向应力;σ2-- 环向应力;r1—经线曲率半径(***曲率半径);r2-纬线曲率半径(第二曲率半径)。
r1 根据经线方程确定,若经线方程为:f(x),则可按下式求出r1
------------------------ (4)
式中: y1 – 为f(x)的一阶导数
y11 –为f(x)的二阶导数
--------------------------- -- (5)
式中:r为中心圆半径。为微元的法线与旋转轴y的夹角。
3.2 经向应力σ1和环向应力σ2的计算
方程式(3)存在经向应力σ1和环向应力σ2,因此要求通过几何关系建立第二个式子,求出经向应力σ1。
3.2.1经向应力σ1
以垂直轴线的平面将壳体切开成两部分,保留其上部,所切平面为直径D=2R的中心圆(图11),根据压力和应力的平衡条件,压力P产生的总向上力ΣP与截面产生的经向应力σ1在Y轴上的总分应力平衡。即:
根据平衡条件得:
因,代入上式得:
简化后得:------------------------------- (6)
或为: --------------------------- (61)
3.2.2 环向应力σ2
根据经线方程式(4)求出r1,和根据式(6)求出的经向应力σ1,一并代入式(3),则可求出环向应力σ2。
4. 应用举例
4.2 圆筒形壳体
4.1.1经向应力σ1
圆筒形壳体的经线为旋转轴的平行线,圆筒的直径D=2r。=900,sin=1.
故按式(6)得:
4.1.2环向应力σ2
在(3)式中;,因圆筒的经向曲率半径,故
因此(3)可简化为 因,故可得:
如令,,则上式可得:
4.2 球壳
化工容器的球形容器和球形封头均属球壳,它的特点是
故代入(3)式后得:
4.3 椭球壳(椭圆封头)
椭圆封头是由四分之一的椭圆曲线绕主轴旋转一周而成,其截面为半椭圆,应力计算用(3)式,式中的关键是经线曲率半径r1和纬线曲率半径r2的确定,
4.3.1 曲率半径r1和r2
曲率半径r1可根据(4)式和椭圆的经线方程确定:
式中a和b 分别为椭圆的半长轴和半短轴,x和y分别代表椭圆曲线上任一点的横坐标和纵坐标(图12)。令k=a/b,椭圆方程稍加变化后,可得:
----------------------------------------(a)
其一阶导数为: ----- (b)
(b)的二阶导数为:
------------(c)
其中(b)一阶导数的平方为:
------------------------- (d)
将(c)(d)代入式(4)后可得:
上式简化后可得:
-------------------------(8)
从图1-14,知: ---------------------------------(e)
所以: 将 微分得:
故: 因此:,又因:
故: 令,代入后得: --(f)
因此:
简化后得: ------------------------------------(g)
椭圆的经线方程稍加变化,得:,代入上式得:
----- (9)
4.3.2 椭圆封头经向应力σ1和环向应力σ2的计算
1) 经向应力σ1的计算按(6)式求得:
---------------------------(10)
2) 环向应力σ2的计算按(3)式求得:
简化后得:
代入r2后,得式:
, ------ (11)
4.3.3 椭圆封头的应力分布情况分析
1)经向应力σ1的分析(以标准椭圆封头为例)
当x=a 时,即在封头的***大直径处,
当x=0时,即封头的顶点处,
通过计算结果说明,在顶点处的经向应力是在***大直径处产生的经向应力的2倍。由中间向外,应力逐步减少。
2)环向应力σ2的分析(k=2)
在x=a 处,即在封头的***外端处,
将x=a代入下式 , 得:
----------------------------------- (12)
在x=0 处,即在封头中心处。
将x=0代入应力σ2的公式后得:
----------------- (13)
从分析看出,由中心向外直到***外侧,环向应力σ2由拉应力逐步减小至0,再变为压应力。当环向应力σ2为0时,x 的位置按下式计算:
故:
椭圆封头的应力分布见图1-15。
4.4 锥形壳(锥形封头)
锥形壳用作容器的封头或过度段,锥体的母线是斜直线段,r1=∞,而环向的曲率半径与半锥角α有关(图13),任意A点处的环向曲率半境r2,有如下关系:
经向应力σ1按(6)式计算得: --------------------- (14)
将经向应力σ1错就错代入(3)式:,经简化后可得:
--------------------------------------- (15)
4,5 薄壁圆环(弯管段)
薄壁圆环包括圆形弯管和U形圆筒容器等,它在内压力作用下的应力如下:
设圆环(图14)的中心半径为RO,圆环内半径为r,计算壁厚为δ,在任意点a 上因内压力P产生的应力为σ1 和σ2 。
5.5.1 薄壁圆环的环向应力σ2
薄壁圆环上任一点a 处的环向应力的垂直分量向下,其值为:
,与作用在aca1c1的环形截面的内压力的合力为:
,在平衡状态下,应为:
所以: ------------------------------ (14)
因:,代入(14)式得:
-------------------(14a)
①在圆环中心圆线的位置b上(图14的b,b1点),则θ=0,sinθ=0-
(14a)可简化为 ------------------------------------ (14b)
②在圆环的***外侧e点处,σ2垂直向下,θ=900 ,sinθ=1,
故:,------------------------------------- (14c)
③在圆环的内侧f 点, θ=3π/2 则,
故:, ------------------------------------ (14d)
通过三点计算的应力可以看出,外侧点e处的σ2***小,内侧f点的σ2***大,在b点处,σ2处于中间,如果厚度δ相同,则沿断面的应力σ2分布见图18。
5.5.2 薄壁圆环的经向应力σ1
由于,代入(3)式得:
, 将,代入得:
,---------------------------------------- (15)
通过分析说明,经向应力σ1与直圆筒σ1相同。在管截面壁厚相同的情况下,σ2大于σ1;弯管内侧处于***大的应力状态(图15),故***常发生在弯管的内侧。
重庆焱炼重型机械设备有限公司
压 力 管 道 元 件 制 造 质 量
管 理 手 册
编制:庞渝宜 审核:袁永忠 批准:王貽学
颁 布 令
本公司依据TSG Z0004-2007《特种设备制造、安装、改造、维修质量保证体系基本要求》、TSG D2001-2006《压力管道元件制造许可规则》、的有关压力管道元件制造规定编制的《质量管理手册》,现予发布,从2010年6月1日起实施。
本手册是质量管理的***性文件,也是公司对所有相关方的承诺,要求全体员工务必认真学习,深入理解并贯彻实施。把质量管理工作提高到一个新的水平。
总经理:王貽学
2010 年 05 月 08 日
任 命 书
为了保证质量管理得到有效实施,我***陈孝荣主持日常质量管理和质量保证的具体工作,并担任本公司压力管道元件制造质量保证工程师,兼技术负责人。
质保工程师对违反质量活动的规定要求的作业活动,有权发布停止生产制造的命令,不受经费和进度的约束,有权对产品质量问题进行调查,召开事故分析会,行使质量否决权和处罚权。
根据《中华人民共和国产品质量法》和***颁布的《工业产品质量责任条例》的有关规定,本人对公司产品质量和质量管理工作负责。
总经理:王貽学
2010年 05 月 08 日
质量系统责任人员任命书
依据压力管道元件制造许可规定,为确***公司制造的压力管道元件达到技术规范要求,确保产品质量安全、持续、稳定、可靠,我***以下人员为公司压力管道元件制造质量控制体系职能部门责任人:
1、祝泽均为锻造工艺责任人;
2、戴真荣为热处理责任人;
3、庞渝宜为材料责任人;
4、郑伟为理化和计量检测责任人;
5、张渝为无损检测责任人;
6、高万刚为锻造责任人;
7、高志刚为设备管理责任人;
8、何钦坤为检验责任人。
***的职能部门负责人对影响质量工作的作业活动,有权提出停止作业的命令,有权对产品质量问题***调查分析,召开事故分析会,对违反质量规定的行使否决权和处罚权,对质量保证工程师负责。
总经理:王貽学
2010年 05 月 08 日
目 录
***章 压力管道元件手册说明……………………………………………..……………….1
第二章 公司概况……………………………………………………………..……………….2
第三章 质量方针、目标…………………………………………………..…….……………4
第四章 ***机构图……………………………………………………..…………………….5
第五章 质量控制人员职责与权限………………………………..………………………….6
第六章 部门职责分配………………………………………..……………….…………….10
第七章 质量控制***机构……………………………… …………………………………11
第八章 管理评审控制程序……………………………………………………………………12
第九章 文件控制程序…………………………………………………………………………16
第十章 合同管理………………………………………………………………………………21
第十一章 材料采购质量控制…………………………………………………………………26
第十二章 工艺质量控制…………………………………………………………………29
第十三章 生产过程质量控制…………………………………………………………………
! 以上内容是行业相关标准的节选,内容与标题没有直接的相关性,只是为了利于搜索引擎的收录。具体项目办理细节及流程欢迎您来电咨询,我们致力于把我们所擅长的项目做到******。
公司地址:南京市鼓楼区***路417号先锋广场1033室
联系人:田雨 (业务经理)
***码:13770751414
联系电话:025-66639814
***:453472919 传真:025-66639971
邮箱地址:tianyu@
公司主页:http://
Cl