压力容器强度设计

  强度设计的目的是使容器的两个主应力方向(环向、轴向)达到等强度。而这一等强度是通过合理的环向纤维和纵向纤维用量的配比来实现的。
   1、基本假设
  (1)缠绕工艺在整个容器上连续进行,纤维的分布是均匀对称的;
  (2)容器的强度全部由纤维的拉伸强度来提供,树脂仅起粘结定位作用,使纤维强度充分发挥。树脂的碎裂发生在纤维的断裂之后,即是说,在玻璃钢中,树脂的破坏是随纤维的断裂而发生;
  (3)容器是薄壁的,没有弯曲应力,全部纤维在相同的拉应力下工作;
  (4)容器由环向和纵向缠绕组成,环向纤维只在筒体圆柱部分进行。因此,头部的经纬向强度全部由纵向缠绕纤维承担,缠绕形式或顺序对纤维强度的发挥没有影响。
  2、计算公式及符号
符号:
f―――每束纤维的平均强力                     公斤/束
N1、N2―――环向及纵向缠绕胶带的纤维束数              束/条
m―――环向缠绕的胶带密度                     条/厘米
m―――环向缠绕总层数                         层
M―――纵向缠绕一个循环(在横截面内为于二层交叉纤维层)的总胶带条数  条
J0―――筒身横截面纵向缠绕的总循环数                 循环
α―――纵向纤维与母线的夹角(即缠绕角)                度
PB―――容器的极限承裁内压力                  公斤/厘米2
P0―――内衬的极限承载内压力                  公斤/厘米2
R0―――向衬半径                           厘米
  环向层数计算公式:

  当内衬强度P0=0时(如采用橡胶内衬时P0≈0),式(6-1)变为:

  纵向缠绕循环数的计算公式:

  当P0=0时,式(6-3)变为:

  式中k―――纵向纤维强度利用系数,通常取k=0.7-0.8 。
  3、接嘴强度计算公式
      接嘴如下图所示。
      符号:

  σB―――材料的屈服极限    公斤/厘米2
  τB―――材料的剪切强度  公斤/厘米2
  D―――接嘴底盘直径    厘米
  φ―――接嘴管壁内径    厘米
  t―――接嘴管壁厚度    厘米
  δ―――接嘴根部底盘厚度  厘米
  PB―――容器的破坏压力  公斤/厘米2
  d―――接嘴管壁外径    厘米
  接嘴底盘大小必须满足:
  D≥1.5d
  接嘴管壁厚度:

  接嘴根部底盘厚度: