鋼制薄壁內(nèi)壓短圓筒靜強度的波紋補償器研究

鋼制薄壁圓筒的靜強度，是指其在內(nèi)壓作用時的屈服壓力和爆破壓力，或指其在外壓作用時的臨界失穩(wěn)壓力。波紋補償器和工程實踐證明，當(dāng)圓筒計算長度與直徑之比滿足一定條件時，有足夠強度和剛度的封頭，對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、短之分。對于單層厚壁內(nèi)壓圓筒，專家認(rèn)為，如果其徑比為２,則當(dāng)長徑比至少為４時，封頭對爆破壓力的增強作用可以不考慮；Crosland基于0.15%碳鋼材料的高壓波紋補償器實驗，也認(rèn)為當(dāng)徑比至少為2.5,長徑比為4時，封頭對爆破壓力的增強作用可以忽略不計。　

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，為增加波紋補償器在使用時的安全性，人們十分關(guān)心如下問題：有足夠強度和剛度的封頭，對鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒的屈服和爆破壓力是否有增強作用；如果有，圓筒的長徑比應(yīng)滿足什么條件。長期實踐證明，用中徑公式計算鋼制薄壁內(nèi)壓圓筒形波紋補償器的靜強度具有計算簡便和安全可靠的優(yōu)點。筆者認(rèn)為：由于導(dǎo)出中徑公式的理論基礎(chǔ)是無力矩理論，沒有考慮封頭對薄壁內(nèi)壓圓筒形波紋補償器靜強度的加強作用，其適合的范圍應(yīng)是封頭對靜強度無加強作用的薄壁長圓筒形波紋補償器。

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