钢制薄壁内压短圆筒静强度的波纹补偿器研究

钢制薄壁圆筒的静强度，是指其在内压作用时的屈服压力和爆破压力，或指其在外压作用时的临界失稳压力。波纹补偿器和工程实践证明，当圆筒计算长度与直径之比满足一定条件时，有足够强度和刚度的封头，对钢制薄壁外压短圆筒的临界失稳压力有提高作用，即薄壁外压圆筒存在长、短之分。对于单层厚壁内压圆筒，专家认为，如果其径比为２,则当长径比至少为４时，封头对爆破压力的增强作用可以不考虑；Crosland基于0.15%碳钢材料的高压波纹补偿器实验，也认为当径比至少为2.5,长径比为4时，封头对爆破压力的增强作用可以忽略不计。　

由于工程上常用的钢制薄壁内压圆筒是用延性材料制造的，径比较小，为增加波纹补偿器在使用时的安全性，人们十分关心如下问题：有足够强度和刚度的封头，对钢制薄壁内压圆筒的屈服和爆破压力是否有增强作用；如果有，圆筒的长径比应满足什么条件。长期实践证明，用中径公式计算钢制薄壁内压圆筒形波纹补偿器的静强度具有计算简便和安全可靠的优点。笔者认为：由于导出中径公式的理论基础是无力矩理论，没有考虑封头对薄壁内压圆筒形波纹补偿器静强度的加强作用，其适合的范围应是封头对静强度无加强作用的薄壁长圆筒形波纹补偿器。

因此，当波纹补偿器封头有足够强度和刚度，薄壁内压圆筒形波纹补偿器的长径比较小时，封头对筒体有加强作用，这种加强作用会提高波纹补偿器的静强度，故钢制薄壁内压圆筒应存在类似于外压波纹补偿器的长、短圆筒之分。由于中径公式未考虑封头对筒体无加强作用，因此，用中径公式可计算封头对筒体无加强作用的内压长圆筒静强度，但用其计算封头对筒体有加强作用的短圆筒静强度误差会较大。