鋼制薄壁內(nèi)壓短圓筒靜強(qiáng)度的波紋補(bǔ)償器研究

鋼制薄壁圓筒的靜強(qiáng)度，是指其在內(nèi)壓作用時(shí)的屈服壓力和爆破壓力，或指其在外壓作用時(shí)的臨界失穩(wěn)壓力。波紋補(bǔ)償器和工程實(shí)踐證明，當(dāng)圓筒計(jì)算長(zhǎng)度與直徑之比滿足一定條件時(shí)，有足夠強(qiáng)度和剛度的封頭，對(duì)鋼制薄壁外壓短圓筒的臨界失穩(wěn)壓力有提高作用，即薄壁外壓圓筒存在長(zhǎng)、短之分。對(duì)于單層厚壁內(nèi)壓圓筒，專家認(rèn)為，如果其徑比為２,則當(dāng)長(zhǎng)徑比至少為４時(shí)，封頭對(duì)爆破壓力的增強(qiáng)作用可以不考慮；Crosland基于0.15%碳鋼材料的高壓波紋補(bǔ)償器實(shí)驗(yàn)，也認(rèn)為當(dāng)徑比至少為2.5,長(zhǎng)徑比為4時(shí)，封頭對(duì)爆破壓力的增強(qiáng)作用可以忽略不計(jì)。　

由于工程上常用的鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒是用延性材料制造的，徑比較小，為增加波紋補(bǔ)償器在使用時(shí)的安全性，人們十分關(guān)心如下問(wèn)題：有足夠強(qiáng)度和剛度的封頭，對(duì)鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒的屈服和爆破壓力是否有增強(qiáng)作用；如果有，圓筒的長(zhǎng)徑比應(yīng)滿足什么條件。長(zhǎng)期實(shí)踐證明，用中徑公式計(jì)算鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒形波紋補(bǔ)償器的靜強(qiáng)度具有計(jì)算簡(jiǎn)便和安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。筆者認(rèn)為：由于導(dǎo)出中徑公式的理論基礎(chǔ)是無(wú)力矩理論，沒(méi)有考慮封頭對(duì)薄壁內(nèi)壓圓筒形波紋補(bǔ)償器靜強(qiáng)度的加強(qiáng)作用，其適合的范圍應(yīng)是封頭對(duì)靜強(qiáng)度無(wú)加強(qiáng)作用的薄壁長(zhǎng)圓筒形波紋補(bǔ)償器。

因此，當(dāng)波紋補(bǔ)償器封頭有足夠強(qiáng)度和剛度，薄壁內(nèi)壓圓筒形波紋補(bǔ)償器的長(zhǎng)徑比較小時(shí)，封頭對(duì)筒體有加強(qiáng)作用，這種加強(qiáng)作用會(huì)提高波紋補(bǔ)償器的靜強(qiáng)度，故鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒應(yīng)存在類似于外壓波紋補(bǔ)償器的長(zhǎng)、短圓筒之分。由于中徑公式未考慮封頭對(duì)筒體無(wú)加強(qiáng)作用，因此，用中徑公式可計(jì)算封頭對(duì)筒體無(wú)加強(qiáng)作用的內(nèi)壓長(zhǎng)圓筒靜強(qiáng)度，但用其計(jì)算封頭對(duì)筒體有加強(qiáng)作用的短圓筒靜強(qiáng)度誤差會(huì)較大。