题目
单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有哪些特征?当承受的内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能力,为什么?
单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有哪些特征?当承受的内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能力,为什么?
题目解答
答案
由单层厚壁圆筒的应力分析可知,在内压力作用下,筒壁内应力分布是不均匀的,内壁处应力最大,外壁处应力最小,随着壁厚或径比K值的增大,内外壁应力差值也增大。如按内壁最大应力作为强度设计的控制条件,那么除内壁外,其它点处,特别是外层材料,均处于远低于控制条件允许的应力水平,致使大部分筒壁材料没有充分发挥它的承受压力载荷的能力。
同时,随壁厚的增加,K值亦相应增加,但应力计算式分子和分母值都要增加,因此,当径比大到一定程度后,用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。
解析
步骤 1:应力分布特征
单层厚壁圆筒在内压作用下,其应力分布是不均匀的。内壁处的应力最大,外壁处的应力最小。随着壁厚的增加,内外壁的应力差值也增大。这是因为内壁处的材料受到的内压作用最大,而外壁处的材料受到的内压作用最小。
步骤 2:增加壁厚的效果
当径比(即外径与内径的比值)较大时,增加壁厚对降低壁中应力的效果不明显。这是因为随着壁厚的增加,径比也相应增加,应力计算式中的分子和分母值都会增加,从而使得应力的降低效果不明显。
步骤 3:材料利用率
如果仅按内壁最大应力作为强度设计的控制条件,那么除内壁外,其它点处,特别是外层材料,均处于远低于控制条件允许的应力水平,致使大部分筒壁材料没有充分发挥它的承受压力载荷的能力。
单层厚壁圆筒在内压作用下,其应力分布是不均匀的。内壁处的应力最大,外壁处的应力最小。随着壁厚的增加,内外壁的应力差值也增大。这是因为内壁处的材料受到的内压作用最大,而外壁处的材料受到的内压作用最小。
步骤 2:增加壁厚的效果
当径比(即外径与内径的比值)较大时,增加壁厚对降低壁中应力的效果不明显。这是因为随着壁厚的增加,径比也相应增加,应力计算式中的分子和分母值都会增加,从而使得应力的降低效果不明显。
步骤 3:材料利用率
如果仅按内壁最大应力作为强度设计的控制条件,那么除内壁外,其它点处,特别是外层材料,均处于远低于控制条件允许的应力水平,致使大部分筒壁材料没有充分发挥它的承受压力载荷的能力。