一种结构尺寸可变的等强度自增强压力容器

摘要

一种结构尺寸可变的等强度自增强压力容器。用于提高压力容器的安全性、降低制造成本，解决现有技术计算烦琐、不精确，容器非等强度、结构固定且不合理、设计不灵活等技术问题，具有在载荷不变的情况下结构尺寸灵活多变、等强度结构(塑性区总应力恒定，弹性区总应力恒小于屈服强度)等特点。其技术方案要点是：径比k大于由公式确定的k_cλ值时，其超应变度ε_λ按k²ln[ε_λ(k-1)+1]²-(λ-1)k²-[ε_λ(k-1)+1]²+λ＝0确定，其内压p为或即同尺寸非自增强容器初始屈服载荷p_e的λ倍；k小于或等于由公式确定的k_cλ值时，其超应变度可为100％，其最大承载能力可为全屈服压力或这种结构的自增强压力容器，其各项应力均在安全范围内。所述径比k为容器外半径与内半径之比。

主权项

一种结构尺寸可变的等强度自增强压力容器，其特征是：这种自增强压力容器的结构尺寸及承载能力按特定要求确定，具体是：(1)径比k大于由公式确定的k_cλ值的自增强压力容器，其超应变度由以下公式确定：k²ln[ε_λ(k‑1)+1]²‑(λ‑1)k²‑[ε_λ(k‑1)+1]²+λ＝0，其承载能力p/σ_y按以下公式确定：$\frac{p}{{\sigma }_y}=\lambda \frac{k^2-1}{\sqrt{3}{k}^2}=\lambda \frac{p_e}{{\sigma }_y},$或$\frac{p}{{\sigma }_y}=\lambda \frac{k^2-1}{{2k}^2}=\lambda \frac{p_e}{{\sigma }_y},$其计算厚度t按以下公式确定：$t=r_i(\sqrt{\frac{\lambda }{\lambda -\sqrt{3}\frac{p}{{\sigma }_y}}}-1),$或$t=r_i(\sqrt{\frac{\lambda }{\lambda -2\frac{p}{{\sigma }_y}}}-1);$其中k为径比，径比表征自增强压力容器的结构尺寸，等于自增强压力容器外半径r_o与内半径r_i之比，k＝r_o/r_i、k_cλ为相对临界径比，即对应于λ的径比、λ为承载能力增强系数，λ＝p/p_e，λ的范围为1～+∞、p为自增强压力容器所承受的内压，或称计算压力、p_e为同样尺寸下非自增强压力容器的最大弹性承载能力或初始屈服载荷、ε_λ为超应变度、σ_y为制造自增强压力容器的材料的屈服强度；当自增强压力容器承受p＝nσ_y的载荷时，其径比由公式或确定，不同的λ获得不同的径比k，从而获得不同的壁厚，以形成机动的设计方案，其中n为载荷对屈服强度的比例系数；(2)k小于或等于由公式确定的k_cλ值的自增强压力容器，其塑性区范围允许为整个壁厚，此时其最大承载能力为全屈服压力，即或$\frac{p}{{\sigma }_y}=\ln k;$其径比为$k=e^{\frac{\sqrt{3}}{2}\frac{p}{{\sigma }_y}},$或$k=e^{\frac{p}{{\sigma }_y}};$其计算厚度为$t=r_i(e^{\frac{\sqrt{3}}{2}\frac{p}{{\sigma }_y}}-1),$或$t=r_i(e^{\frac{p}{{\sigma }_y}}-1).$