英語翻譯：

【化】 hollow cylinder; thin walled cylinder

分詞翻譯：

壁的英語翻譯：

wall
【醫】 paries; parietes; wall

圓筒的英語翻譯：

cylinder
【化】 drum

專業解析

薄壁圓筒（Thin-walled Cylinder）是工程力學中用于描述壁厚遠小于其直徑的圓筒形結構，其應力分布具有特定規律性。該術語廣泛應用于壓力容器、管道設計及航空航天領域。

定義與基本特征

薄壁圓筒的判定标準通常為壁厚( t )與内徑( D )的比值小于1/20（即( t/D leq 1/20 )）。在此條件下，周向應力（環向應力）和軸向應力成為主要受力形式，徑向應力可忽略不計。英文術語常見于ASME鍋爐與壓力容器規範（ASME BPVC Section VIII）等國際标準。

應力分析公式

根據薄膜理論（Membrane Theory），薄壁圓筒的應力計算基于以下公式：

• 周向應力（Hoop Stress）： $$ sigma_h = frac{pD}{2t} $$
• 軸向應力（Longitudinal Stress）： $$ sigma_a = frac{pD}{4t} $$ 其中( p )為内壓，( D )為平均直徑，( t )為壁厚。公式推導源于靜力平衡條件，詳見Timoshenko《材料力學》第10章。

典型應用場景

1. 工業壓力容器：如儲氣罐、反應釜，需滿足ASME或GB150設計規範。
2. 流體輸送管道：石油天然氣管道采用薄壁結構以降低材料成本。
3. 航空航天殼體：火箭燃料艙需同時滿足輕量化與高強度要求。

權威參考文獻

• 周益春. 《材料力學行為》. 科學出版社, 2018.（定義與力學模型）
• ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII Division 1.（設計标準）
• Timoshenko S. Strength of Materials. 3rd ed. （應力公式推導）

網絡擴展解釋

薄壁圓筒是一種壁厚遠小于其直徑的圓柱形結構，其定義和特性可從以下方面綜合說明：

1.定義與劃分标準

• 幾何特征：薄壁圓筒的壁厚（(t)）與直徑（通常指外徑(D)或平均半徑(r)）的比值較小。不同領域劃分标準略有差異：
  • 根據機械工程領域，外徑與内徑的比值不超過1.1~1.2時稱為薄壁圓筒。
  • 部分文獻以壁厚與外徑的比值小于1:20（即(t/D < 1/20)）作為劃分依據。
  • 相對概念上，若壁厚與半徑的比值遠小于1（如(t/r ll 1)），則視為薄壁結構。

2.力學特性

• 應力分布：受内壓或扭轉時，壁厚方向應力均勻分布，主要産生拉應力而非彎曲應力。
• 變形特點：變形集中于壁厚方向，徑向和軸向變形較小。實驗顯示，拉伸時可能出現頸縮現象，且外徑變化大于内徑。

3.應用與加工

• 用途：多用于輸送流體（如液體、氣體）或作為輕量化承壓結構。
• 加工方法：通常通過卷闆機卷制後焊接成型，而非傳統機加工。

4.與厚壁圓筒的區别

• 設計理論：薄壁圓筒采用薄膜理論（忽略彎曲應力），而厚壁圓筒需考慮徑向應力梯度。

引用說明

以上内容綜合了多個來源的定義和特性分析，具體可參考相關工程教材或學術文獻（如的試驗研究）。若需完整信息，建議查閱機械設計手冊或材料力學資料。

分類

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