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第11章压力容器的强度计算本章重点要讲解内容：（1）理解内压容器设计时主要设计参数（容器内径、设计压力、设计温度、许用应力、焊缝系数等）的意义及其确定原则；（2）掌握五种厚度（计算壁厚、设计壁厚、名义壁厚、有效壁厚、最小壁厚）的概念、相互关系以及计算方法；能熟练地确定腐蚀裕度和钢板负偏差；（3）掌握内压圆筒的厚度设计；（4）掌握椭圆封头、锥形封头、半球形封头以及平板封头厚度的计算。
（5）熟悉内压容器强度校核的思路和过程。
第一节设计参数的确定1、我国压力容器标准与适用范围我国现执行GB150－98 “钢制压力容器”国家标准。
该标准为规则设计，采用弹性失效准则和稳定失效准则，应用解析法进行应力计算，比较简便。
JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》，其允许采用高的设计强度，相同设计条件下，厚度可以相应地减少，重量减轻。
其采用塑性失效准则、失稳失效准则和疲劳失效准则，计算比较复杂，和美国的ASME标准思路相似。
2、容器直径（diameter of vessel）考虑压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器筒体和封头的直径都有规定。
对于用钢板卷制的筒体，以内径作为其公称直径。
表1 压力容器的公称直径（mm）如果筒体是使用无缝钢管直接截取的，规定使用钢管的外径作为筒体的公称直径。
表2 无缝钢管制作筒体时容器的公称直径（mm）3、设计压力（design pressure）（1）相关的基本概念（除了特殊注明的，压力均指表压力）✧工作压力P W：在正常的工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。
①由于最大工作压力是容器顶部的压力，所以对于塔类直立容器，直立进行水压试验的压力和卧置时不同；②工作压力是根据工艺条件决定的，容器顶部的压力和底部可能不同，许多塔器顶部的压力并不是其实际最高工作压力（the maximum allowable working pressure）。
③标准中的最大工作压力，最高工作压力和工作压力概念相同。
压⼒容器设计基础讲义压⼒容器设计基础讲义第⼀部分、压⼒容器设计基础知识第⼀章压⼒容器失效模式压⼒容器在载荷作⽤下丧失了正常的⼯作能⼒称为失效。
压⼒容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。
压⼒容器失效常以三种形式表现出来：强度、刚度、稳定性。
压⼒容器建造标准中主要考虑的失效模式：1）短期失效模式：（1）脆性断裂（2）韧性断裂（3）超量变形引起的接头泄漏（4）超量局部应变引起的裂纹形成或韧性剪切（5）弹性、塑性或弹塑性失稳2）长期失效模式：（1）蠕变断裂（2）蠕变超量变形（3）蠕变失稳（4）冲蚀、腐蚀（5）环境助长开裂，如：应⼒腐蚀开裂3）循环失效（1）扩展性塑性变形（2）交替塑性（3）弹性应变疲劳或弹-塑性应变疲劳（4）环境助长疲劳，如：腐蚀疲劳第⼆章 GB150适⽤范围（1）适⽤的设计压⼒①对于钢制容器不⼤于35MPa；②其它⾦属材料制容器的设计压⼒适⽤范围按相应引⽤标准确定。
（2）适⽤的设计温度范围①设计温度范围：－269℃～900℃。
②钢制容器不得超过按GB 150.2 中列⼊材料的允许使⽤温度范围。
③其他⾦属材料制容器按本部分相应引⽤标准中列⼊的材料允许使⽤温度确定。
（3）下列各类容器不在标准的适⽤范围内：①设计压⼒低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；②《移动式压⼒容器安全监察规程》管辖的容器；③旋转或往复运动机械设备中⾃成整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；④核能装置中存在中⼦辐射损伤失效风险的容器；⑤直接⽕焰加热的容器；⑥内直径（对⾮圆形截⾯，指截⾯内边界的最⼤⼏何尺⼨，如：矩形为对⾓线，椭圆为长轴）⼩于150mm的容器；⑦搪玻璃容器和制冷空调⾏业中另有国家标准或⾏业标准的容器。
（4）对不能按 GB 150.3确定结构尺⼨的容器或受压元件，允许采⽤以下⽅法进⾏设计:①按照附录C的规定，进⾏验证性实验分析（如实验应⼒分析、验证性液压试验）。
压力容器设计工程师应掌握的知识
作为一名压力容器设计工程师，需要掌握以下知识和技能：
1.材料知识：了解不同类型的材料，如金属材料（如碳钢、不锈钢、
铝合金）和非金属材料（如复合材料、玻璃钢），以及它们在压力容器设
计中的应用和性能特点。
2.强度学知识：了解材料的本构关系、力学性质和强度设计原理，掌
握强度和刚度计算方法。
3.压力容器设计规范：熟悉国家和行业相关规范，如《压力容器设计
规范》和《压力容器制造与安全技术规则》，并能够合理应用这些规范进
行设计。
4.液体和气体力学：了解流体静力学和流体动力学的基本理论，包括
压力、流速、流量、液位等参数的计算和分析。
5.焊接技术：熟悉焊接工艺和焊接缺陷产生的原因，能够合理选择适
用的焊接方法和焊接材料。
6.非破坏检测技术：了解常用的非破坏检测方法，如超声波检测、射
线检测、磁粉检测和渗透检测，能够判断和评估可能存在的缺陷或损伤。
7.工程制图：能够读取和绘制工程图纸，包括设计图、组装图和制造
图等，掌握相关绘图软件的应用。
8.压力容器设计计算：能够进行承载力和刚度计算，考虑压力、温度、荷载和外部环境等因素对容器的影响。
9.安全性评估：能够进行压力容器的安全性评估和风险分析，包括应
力和应变分析、疲劳分析和破裂分析等。
10.安全阀选择：了解不同类型和规格的安全阀，根据设计参数和要
求选择合适的安全阀。
此外，压力容器设计工程师还需要具备良好的理论基础，包括数学、
力学、热力学和材料力学等基础知识。
同时，需要有一定的工程实践经验，能够解决实际工程中遇到的问题，并能够进行设计优化和改进。
中考一轮复习知识点梳理与针对性分层训练第10章《浮力》【知识点1、浮力】1．浮力：是指浸在液体（或气体）中的物体受到竖直向上的力。
方向：_____________，施力物体是：____________。
2．浮力的大小：（1）压力差法：浸没在液体中的物体受到液面对它上下两表面的压力差：F浮=___________。
不受浮力的情况：①若柱形物体与容器底部紧密度接触，由于下表面不受向上的压力，所以不受浮力。
②物体在太空中，因为是真空，所以不受浮力（2）弹簧测力计测量（称重法）：先用测力计测量出物体的重力为G，再测出物体浸在液体中时测力计的读数F，则物体所受浮力为F=_____________。
浮【经典例题考查】1．下列情景中，物体没有受到浮力的是（）A．在水中游泳的人B．在水中下沉的石头C．在水中漂浮的船D．深入淤泥的圆柱形桥墩2．用针将重为3N的正方体小木块按入水中浸没（如图），此木块上表面受到水的压力为10N，下表面受到水的压力为15N，则木块受到浮力的方向是的，大小为N。
3．如图所示是研究浮力大小的实验装置图，请根据图示回答下列问题：（1）A、B两图中，B图中弹簧测力计示数较小，A、B两图中弹簧测力计的示数差等于N；（2）B、C两图中，弹簧测力计的示数不同，说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟有关；（3）C、D两图中，弹簧测力计的示数不同，说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小跟有关；（4）D、E两图中，弹簧测力计的示数相同，说明物体浸没在同种液体中，所受浮力大小跟无关。
4．将同一长方体分别水平与竖直放置在水中，如图所示，它所受到的（）A．向上、向下压力差不等，浮力相等B．向上、向下压力差不等，浮力不等C．向上、向下压力差相等，浮力不等D．向上、向下压力差相等，浮力相等5．一个正方体铁块，在水下某深度时，上表面受到15N压力，下表面受到20N压力，则铁块受到浮力是N；当铁块下沉到某位置时，上表面受到的压力增大至20N，下表面受到的压力是N，此时铁块上、下表面的压力差是N。
液体的压强【学习目标】1、知道液体压强的特点；2、了解连通器及其原理；3、能用液体压强公式进行简单计算。
【要点梳理】要点一、液体压强液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的，液体的压强虽然是由液体受的重力产生的，但它的大小却与液体受的重力无关，液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力，只有侧壁竖直的容器，底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。
要点诠释：一、液体内部压强的特点：〔1〕液体对容器的底和侧壁都有压强；〔2〕液体内部向各个方向都有压强；〔3〕液体压强随深度的增加而增大；〔4〕在同一深度处，液体向各个方向的压强都相等；〔5〕在同一深度处，液体压强还与液体的密度有关系，密度越大，压强也就越大。
要点二、液体压强公式：〔1〕液体压强的公式p=ρgh。
该公式的物理含义：①对同种液体，p与深度h成正比，h增大，p增大。
②对不同液体，深度一定时，p与液体密度ρ成正比，ρ大的p大。
③公式中不包含面积S，所以压强p的大小跟所取的受力面积大小没有关系。
〔2〕利用公式计算液体压强时，一定要统一单位，即ρ用千克/米3，h用米，g的单位是牛/千克，计算出的压强单位是帕斯卡。
〔3〕要理解公式中的h是深度，即液体内某处到自由液面的距离，而不是该处到底部的距离。
要点三、液体压强的测量由于在同一深度，液体向各个方向的压强相等，所以我们只要测出液体某一深度某一方向上的压强，就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。
如下图,液体压强可用压强计来测量，工作原理是：当金属盒上的橡皮膜受到挤压时，U型管两边的液面出现高度差；压强越大，两边的高度差越大，读出高度差即可得出压强计金属盒所处之处的压强。
要点四、连通器及其应用1.连通器原理〔1〕定义：上端开口，下部连通的容器我们就叫做连通器。
〔2〕连通器原理：连通器里装同种液体且在液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。
2．连通器原理的应用①茶壶：茶壶口高于茶壶盖的设计。
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组钢号种类含碳量% 合金元素含量（%）符号意义Q235-A·F 普通碳素甲类钢——F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-A 普通碳素甲类钢——A:甲类钢20g 优质碳素结构钢0.2% —g:锅炉钢16Mn R 普通低合金钢0.16% <1.5% R:容器钢20MnMo 普通低合金钢0.2% MnMo<1.5% —16MnDR 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% D:低温钢14Cr1Mo 普通低合金钢0.14% Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5% —0Cr13 铬不锈钢<0.08% Cr:13% —1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢0.1% Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5% —00Cr19Ni10 奥氏体不锈钢<0.03% Cr:19%;Ni:10% —B组：钢号种类含碳量% 合金元素含量（%）符号意义Q235-B 普通碳素乙类钢——F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-AR 普通碳素甲类容器钢——R:容器钢16Mng 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% g:锅炉钢18Nbb 普通低合金钢0.18% Nb:<1.5% b:半镇静钢18MnMoNbR 普通低合金钢0.18% Mn.Mo.Nb:<1.5% —09MnNiDR 普通低合金钢0.09% Mn.Ni:<1.5% R:容器钢06MnNb 普通低合金钢0.06% Mn.Nb:<!.5% —2Cr13 铬不锈钢0.2% Cr13% —12Cr2Mo1 普通低合金钢0.12% Cr:1.5～2.49%;Mo:0.9～1.3%—0Cr18Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢<0.08% Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.5～2.49%;Ti:<1.5%—第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围温度分级温度范围（ºC）压力分级压力范围(Mpa) 常温容器－20ºC ~200ºC 低压容器0.1≤P＜1.6中温容器壁温在常温和高温之间中压容器 1.6≤P＜10 高温容器壁温达到材料蠕变温度高压容器10≤P＜100第三章 内压薄壁容器的应力分析和MP S m 63844=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
