论文总字数：20164字

摘 要

在外压容器的设计计算中, 设置支撑圈是十分常见并且是非常重要的一种方法。随着对外压圆筒稳定性要求的不断提高，根据实际的设计要求和经验，延伸出简便快捷的计算方法，可以很大的提高工作效率。

本文通过公式计算的方法对带支撑圈结构的外压圆筒进行设计分析及软件开发。具体研究了外压圆筒上设有支撑圈时对圆筒承载能力的提高。利用VB 软件进行程序编制，开发出外压圆筒上设有支撑圈时对圆筒承载能力提高的设计和计算界面，并进行了软件案例考核。整个设计开发过程循序渐进，清晰明朗，实现了利用软件快捷方便的计算设置支撑圈后对圆筒承载能力提高的过程。

关键词 外压圆筒 设计计算 软件开发 支撑圈

Support ring structure with external pressure cylinder design analysis software development

Abstract

In the design and calculation of external pressure vessel, it is very common and very important to set up the support ring.With the constant improvement of the external pressure cylinder stability requirements, according to the actual design requirements and experience, extend the simple and quick calculation method, can greatly improve the work efficiency.

In this dissertation, the design and analysis of the external pressure cylinder with support ring structure and software development are carried out by the method of calculating the formula.The improvement of bearing capacity of the cylinder on the external pressure cylinder is studied in detail.VB software is used to program the program, and the design and calculation interface of the cylinder carrying capacity is improved when the cylinder is provided with a support ring，and has carried on the software case examination.The whole design and development process step by step, clear and bright, the realization of the use of software to facilitate the calculation of the supporting ring of the cylinder carrying capacity to improve the process.

Keywords：External pressure cylinder; design calculation; Software development; Supporting ring

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 4

1.1外压容器设计的图算法与解析公式法 4

1.2 外压圆筒的稳定性 4

1.2.1单端夹持的外压圆筒稳定性 5

1.2.2 带纵向加强筋的外压圆筒的稳定性 6

1.2.3 关于设有螺旋加强圈的外压圆筒稳定性的研究 7

1.2.4 外压圆筒加强圈设计 8

1.2.5 外压容器加强圈断开后的加强效果 10

第二章 带支撑圈结构外压圆筒设计分析软件开发 12

2.1 外压圆筒的设计和计算 12

2.2 概述 12

2.3符号说明 12

2.4支撑圈对圆筒承载能力提高的计算 13

2.5软件开发 16

2.5.1 软件的介绍 16

2.5.2 软件开发的过程 17

2.5.3 程序代码 22

第三章 软件案例考核 27

3.1 外压圆筒设有支撑圈时对圆筒承载能力提高案例考核 27

第四章 总结与展望 29

4.1 总结 29

4.2 毕业设计回顾和展望 29

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1外压容器设计的图算法与解析公式法

在制造压力容器的过程当中, 除了考虑容器受内压的因素之外, 还要考虑到容器受到外压的因素的情况。 当夹层中的物质对圆筒所施加的力大于圆筒内的物质对圆筒所施加的力时,就构成了受到外压因素的情况，从而组成了受到外压情况下的容器。在制造受到外压的容器所需要的计算很多情况下所想到的就是在这样的情况下圆筒它失去稳定性的一些问题, 如果发生了这样的问题那么它所表现出来的现象就是圆筒不再是原来的形状了,而是发生了很大的形状变化， 从而使它所用的材料的内部构造发生了不稳定的变化^[1]，而面对这些问题常用的方法就是图算法和解析公式法。

图算法的解题思路是根据事先假定好的有效厚度,容器的几何参数查图可得到A值；然后根据不一样的材料与温度，查相应的材料所对应的 图可以得B值。它的优点就是可以避开列式子计算而直接的查图表得到设计结果，而且这种方法对于弹性失稳与非弹性失稳都非常的适用，故外压容器的设计一般都可以采用图算法的方法。

图算法虽然可以很直接的通过查图表得到设计计算的结果，但是所得到的数据受人为误差与图表本身的影响较大，而且对于设计型的问题需要事先假设圆筒壁的壁厚，然后反反复复进行试算，这样的计算过程通常较为繁琐。因此，在满足一定条件下，可以试着用解析公式的方法去解决一些儿问题。通常这样利用公式法可以很方便并且快捷地对薄壁的外压容器的稳定性进行设计计算和校核。详细公式请参考文献^[2]。

1.2 外压圆筒的稳定性

随着外压圆筒在工业中的应用不断发展和推广，我们对其的稳定性要求也越来越高。而对于提高外压圆筒的稳定性有特别多的方法，例如通过增加筒壁厚度，缩短筒的长度等等方法，而现在则经常用通过设置加强圈的方法来提高外压圆筒的稳定性。不管是外压薄壁用来做试验的圆筒, 还是现代工业上所使用的薄壁外压圆筒, 当在它们的显著度为5 %的时候, 它们的临界失稳的压力实测的数值与理论所计算的数值之比r 属于符合正态分布的随机变量。对于外压薄壁用来做试验的圆筒, 它的r 的分布的参数应该通过实际的测量和统计所得到。而对于工业上通常所用的薄壁外压圆筒, 其r 的分布参数的大小与有关标准和规定中的设计、制造、检验等诸多因素有关, 而且与外压薄壁用来做试验的圆筒的分布参数有着一定的差别。对工业上所用薄壁外压圆筒, 而在参考文献中在99 %的置信度的情况之下, 从偏向于相对安全的角度上考虑所得到的随机变量r 的分布参数:均值=0 .957 9 ,标准差Sr =0.1109 , 变异系数Cr =0.1158。文献^[12]。

1.2.1单端夹持的外压圆筒稳定性

到现在为止，当一个圆筒的筒壁是薄的此时受到外部所给的压力时从而使这样的圆筒变得不是那么稳定的时候的解析计算仍然是根据不是实际的圆柱的壳的线性小挠度的理论而实施运算的, 在这种情况下的计算是把一些处于边界的条件的因素放在一边的不是切合实际的计算,根据这样所得出的结论还被应用到全世界的各个国家的在工业上的设计的标准之中^[3-4],然而在实际上的圆柱的壳体变得不稳定的时候则是一个几何的不是线性的问题,而此时则应该根据几何的不是线性的大挠度来这样考虑问题, 可是如果想要在一定的边界存在的因素的条件下从而得到不是线性的大挠度的解析解，这种解析它的过程则是在数学研究上面都是相当的繁琐并且比较困难的过程。进行试验验证的装置如图1所示，在文献^[4]中，有具体的实验步骤。

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