力学概念|分析管道的破坏形式

力学概念|分析管道的破坏形式

为什么这根软管和天然气管道在内部压力作用下，沿其长度方向发生破坏？

图a中的圆柱形容器壁，其厚度为

，内半径

，并承受内部气体压力

。为了求轴向或环向应力，我们可以通过切平面a、b和c得到的隔离体图以及其所含气压如图b所示。这里只表示了

方向，即作用在容器壁上的压力。

表示均匀的环向应力。对于

方向的平衡方程，

由此得

轴向应力可通过考虑左侧部分确定。如图c所示的隔离体，

表示均匀的轴向应力，均匀分布在容器截面上，又因为容器的平均半径近似等于容器的内部半径，并且p均匀作用于所包含的气体区域。对于

方向的平衡方程，

由此得

相比之下，环向应力是轴向应力的两倍，因此首先沿其长度方向发生破坏。

在制造时由轧制成形板制成的圆柱形压力容器 轴向焊缝设计为环向焊缝的两倍。

★★★★★ 往期相关 ★★★★★

用力学概念解超静定问题