制藥容器的內壓計算和邊緣應力

內壓圓筒計算

設計溫度下的計算厚度按下式計算：

公式適用范圍為pc ≤0.4∮[σ]或DO/Di≤1.5，公式中應力的推導是根據(jù)薄膜應力理論。采用第一強度理論，以圓筒平均直徑為基準計算的環(huán)向應力，考慮了圓筒內壁上最大主應力與平均拉應力的差值進行了修正，并考慮了縱向焊縫(A類焊接接頭)在強度方面相對于母材的削弱(圖2.3)。

圖2.3 內壓圓筒計算示意

薄壁圓筒容器在工程中采用無力矩理論來進行應力計算，在內壓P作用下，筒壁承受軸向應力 和切向應力(薄膜應力)作用。由于殼體壁厚較薄，且不考慮殼體與其他連接處的局部應力，忽略了彎曲應力，這種應力稱為薄膜應力。

邊緣應力

當圓筒形殼與圓球形殼或橢圓形殼相連的零部件受壓后，各自產(chǎn)生的變形是不一致的，并相互產(chǎn)生約束，稱為變形不連續(xù)。這時，除內壓產(chǎn)生的膨脹外，還會產(chǎn)生附加的彎曲變形，與彎曲相對應，殼壁內將產(chǎn)生彎矩和剪力，稱為邊緣應力。對薄壁殼體來說，由此產(chǎn)生的彎曲應力有時比薄膜應力大得多，兩連接件剛度相差越大，產(chǎn)生的應力也將越大。

在實際結構中，圓筒與平蓋連接時的邊緣應力最大，該應力由于只發(fā)生在兩連接件的邊界處，所以稱為邊緣效應力或稱為不連續(xù)應力。由邊緣力和邊緣力矩引起的邊緣應力具有局限性和自限性的特點。由于邊緣應力具有局限性，設計中可以在結構上只作局部處理，例如改變連接處的結構、保證邊緣焊接的質量、降低邊緣區(qū)的殘余應力以及避免邊緣區(qū)附加的局部應力集中(如應避免在邊緣區(qū)開孔)等。