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对于家用空调制冷系统承压部件的强度要求,现有相关标准和规范的要求差异较大,而且有些要求没有明确规定适用的强度准则,但是,不同的强度准则实际上对制冷部件结构强度设计影响很大,显然这种状况不利于保障制冷系统的压力安全性能.本文以典型的圆筒加封头结构形式的承压部件为对象,采用应力分析方法,对承压部件的机械强度要求进行简要讨论,以期有助于结构强度设计的合理化以及准确地理解相关标准和规范的要求.
一次应力
薄膜应力
承压部件的应力由多种应力叠加而成,但是,某些类型部件或者在部件中某些区域承受的弯矩、扭矩、横剪力都比较小,以致可以忽略不计,就把仅由作用在壳体中面的切平面内的法向力和剪力表征的应力状态称为无矩应力状态,又称为薄膜应力状态.
压力容器设计规范中规定当容器外径与内径之比≤1.2时,属于薄壁容器,可以认为薄壁容器的器壁上,应力沿壁厚是均匀分布的,本文讨论的对象基本上属于这类部件.
薄壁容器筒体的纵向应力为:
环向应力:
式中σm――纵向应力,MPa;σθ――环向应力,MPa;P――工作压力,MPa;Dm――中面直径,或称平均直径,mm;δ――壁厚,mm.
薄壁圆筒状承压部件的爆破试验结果表明,筒体上均出现纵向裂缝,所以,现行压力容器设计标准中,普遍把以上环向应力的计算方法作为薄壁圆筒状容器应力考核的依据,尽管有时会因为直径的计算基准不同,或者需要考虑到温度、焊缝的影响而进行一些修正,使具体的表达形式有一些差异.
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