题目
圆筒形容器,筒体上经向应力是环向应力的()A. 一样大B. 一半C. 两倍D. 无法确定
圆筒形容器,筒体上经向应力是环向应力的()
A. 一样大
B. 一半
C. 两倍
D. 无法确定
题目解答
答案
B. 一半
解析
本题考查圆筒形容器中经向向应力和环向应力的关系,解题思路是先明确经向应力和环向应力的计算公式,再通过公式计算二者的比值。
1. 明确相关概念和公式
设圆筒形容器壁内的压力为 $p$,圆筒的内径为 $d$,壁厚为 $t$。
- 环向应力(周向应力)$\sigma_{\theta}$:环向应力是指沿圆筒圆周方向的应力。根据薄壁圆筒的受力分析,取半个圆筒进行受力分析,由平衡条件可得环向应力的计算公式为 $\sigma_{\theta}=\frac{pd}{2t}$。
- 经向应力(轴向应力)$\sigma_{z}$:经向应力是指沿圆筒轴线方向的应力。取长度为 $l$ 的圆筒,其两端的压力为 $p\times\frac{\pi d^{2}}{4}$,器壁的轴向受力面积为 $\pi dl$,根据轴向力平衡可得经向应力的计算公式为 $\sigma_{z}=\frac{p\times\frac{\pi d^{2}}{4}}{\pi dl}=\frac{pd}{4t}$。
2. 计算经向应力与环向应力的比值
将经向应力 $\sigma_{z}=\frac{pd}{4t}$ 与环向应力 $\sigma_{\theta}=\frac{pd}{2t}$ 作比,可得:
$\frac{\sigma_{z}}{\sigma_{\theta}}=\frac{\frac{frac{pd}{4t}}{\frac{pd}{2t}}=\frac{1}{2}$
即圆筒形容器中经向应力是环向应力的一半。