§13.1概述杆件失稳示意图对于压杆的稳定性设计，主要是确定临界压力数值（开始失稳的对应压力），并据此确定应控制的工作载荷，以确保压杆不会失稳。圆筒容器受外压时的应力计算方法与受内压相类似。其环向应力值是这种在外压作用下壳体突然被压瘪（即突然失去自身原来形状）的现象称为容器的失稳。圆筒失稳的类型有：整体失稳（周向失稳、轴向失稳）、局部失稳。周向失稳：圆筒由于受均匀径向外压引起的失稳叫做周向（侧向）失稳。周向失稳时壳体横断面由原来的圆形被压瘪成波形，其波数可为2，3，4，…轴向失稳：如果一个薄壁容器承受轴向外压，当载荷达到某一数值时，也能丧失稳定性，但在失去稳定时，它仍然具有圆形的环截面，只是破坏了母线的直线性，母线产生了波形，即圆筒发生了褶皱。局部失稳：失稳现象除上述的周向失稳和轴向失稳外，还有局部失稳，如容器在支座或其他支撑处以及在安装运输中由于过大的局部外压引起的局部失稳。13.1.2临界压力1.筒体的几何尺寸临界压力与筒体的长径比L/D及有效厚度和直径比e/D有关。当L/D相同时，e大者临界压力高；当e/D相同时，L/D小者临界压力高。按L/D的大小和封头对筒体支撑作用的强弱等，将筒体分为长圆筒、短圆筒和刚性筒。短圆筒筒体两端边界对筒体有明显的支撑作用，边界约束不能忽略。临界压力不仅与e/D有关，而且与L/D有关。短圆筒失稳时的波数为大于2的整数。刚性圆筒筒体的L/D较小，e/D较大，即刚性好，筒体失效形式为压缩强度破坏。筒体的椭圆度定义为e=（Dmax-Dmin），Dmax、Dmin分别为壳体的最大直径、最小直径。§13.2外压圆筒的稳定性计算用圆筒的抗弯刚度对钢制容器，=0.3，则有考虑两端边界的影响，Mises导出公式（13-6）由公式可知：短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和圆筒的有效厚度与直径之比e/D有关外，还与圆筒的长径比L/D有关。上述长圆筒和短圆筒的临界压力公式只有在弹性阶段即σcr小于材料的屈服极限时才适用。（在弹性阶段E是常数）临界长度Lcr可由长、短圆筒的临界压力pcr计算式导出。因短圆筒的pcr随L/D增大而减小，当L/D=Lcr/D时，封头对筒体的支撑作用消失，这时短圆筒则变成了长圆筒。Lcr既然是长短圆筒的分界线，那么两种圆筒在分界点处算得的临界压力值应相等，所以，由pcr短=pcr长可推得：为了留有一定的安全裕量，令筒体的许用压力[p]等于临界压力pcr的1/m，则计算外压pc只能小于或等于[p]，即：许用压力:许用压力:以上方法只适用于弹性失稳的设计计算。但在设计之前是无法判别是否为弹性失稳的，这时就必须用图算法（GB150使用的方法）。不管是弹性失稳还是非弹性失稳，图算法都能适用。统一为L/Do即L/Do（c）由A按所用材料和设计温度从图13.7~9中查到B，用（13-16）计算[p]；若A值落在材料线的左方，则直接用（13-17）计算[p]（实际上，只要A落在直线段上就可用（13-17）直接求[p]）。（2）Do/δe<20的圆筒和管子（既要满足稳定性，又要满足强度）（b）按下式计算[p]1和[p]2，并取较小值为[p]。3.设计参数2)计算长度L计算长度L指两个刚性构件之间的距离。封头、法兰、加强圈均可视为刚性构件。对于凸形封头，要计入直边高度和封头曲面深度的1/3。3)试验压力pT按内压容器进行压力试验，试验压力为液压时：pT=1.25p气压时：pT=1.15p§13.4外压封头的设计计算对于钢材，μ=0.3，并用Ro代替R，则将及（13-27）代入上式得：（a）假设δn，求δe=δn-c、Ro/δe；（d）[p]应大于或等于pc，否则再设δn，重复上述计算步骤，直到[p]大于且接近pc为止。只与圆筒的材料以及圆筒的有效厚度与直径之比e/Do有关，而与圆筒的长径比L/Do无关。设计外压圆筒时，在计算过程中，若许用外压力[p]小于计算外压力pc，则必须增加圆筒的厚度或缩短圆筒的计算长度。从短圆筒的临界压力计算式可见，当圆筒的直径和厚度不变时，减少圆筒的计算长度可以提高临界压力，从而提高许用操作外压力。L特别是当外压圆筒需要用不锈钢或其它贵重金属制造时，则通过在圆筒外部设置碳钢制成的加强圈可以减小贵重金属的消耗。另外，当现有设备因操作条件改变而不能满足要求时，增加壁厚是不可能的，设置加强圈减小L则方便易行。所以，采用加强圈结构在外压圆筒的设计上广泛应用。L13.5.2加强圈的设计方法及步骤当加强圈是均匀分布时，筒体所需设置的加强圈数为：加强圈的尺寸，必须确保加强圈与筒体组合后的截面惯性矩足够大，即必须要有足够的刚性和惯性矩。图13.14每个加强圈所承受的载荷经理论分析并考虑适当的安全系数，筒体有效段和加强圈稳定所需要的组合截面惯性矩I为I1为加强