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[ASME] 鞍座底板需要计算吗?

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道祖 发表于 2019-4-16 08:53:37 | 查看全部 阅读模式

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疑问一些刚用PVElite计算鞍座的朋友,会惊奇的发现:
鞍座底板竟然需要计算?!
NB鞍座底板计算竟然不合格?!
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做国标设计的时候,可是没有想过底板厚度的问题,SW6软件里没有输入项,规范中也没有要求计算底板厚度。

那么就有三个问题:底板厚度计算出处在哪里。PVElite底板厚度为什么那么厚?
SW6不计算是否安全。
PV公式来源PVElite底板厚度那么厚,是一直有人问的。

早在2010年就有人在PVElite的论坛里问:

为啥底板厚度和筋板没有关系,为啥底板厚度需要100mm那么厚,为什么用Roarks的算法只要25mm厚?
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鹰图开发人员是这么回答的:计算方法来自《Pressure vessel design manual》,这个方法是不考虑筋板对底板的影响的。
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为什么PV那么厚首先我们可以总结一下:所有支撑的平板(裙座基础环板,耳座底板,支腿底板,支承式底板,鞍座底板,分程隔板,储罐边缘板等)的计算方法,其实都来自同一个类型的公式的变化:受均布载荷的悬臂梁或矩形平板比如:PVElite的支腿计算
支腿底板的受力模型为一个悬臂梁,其上受均布载荷σc1(见NB/T47065.2-2018 A.29/30公式)。在底板上取单位长度,则单位长度上的力P=σc1*B*1。该力产生的弯矩M=PB/2.其力小于许用应力,即
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对于形状如上图所示的公式,都有个相似的特点厚度和悬臂长度以及均布载荷根号成正比。

在《Pressure vessel design manual》一书中,如果将筋板放置在中心,那么悬臂长度为F/2,按照悬臂公式推导,很容易发现书中的公式少了一个平方。
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一个底板当做悬臂梁计算,是非常保守的。那么当然会很厚了。而且底板悬臂长度越长,厚度越厚,推导如下:设B为底板宽度,A为底板长度,Q为底板的载荷,均布载荷为(Q/AB),t为底板厚度,他们之间的关系为:
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化简为:
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也就是厚度和悬臂长度的根号成正比。

SW6底板未校核是不是很危险PVElite算下来需要100厚,国人按照容器支座规范查下来只要30,而且未经过计算。这样一来,不校核岂不是底板很危险?
在回答这个问题之前,我们不妨这样思考:对比一下SW6的裙座基础环板和PV的基础环板 SW6来自于NB/T47041-2014,模型为:无筋板时为受均布载荷的悬臂梁有筋板时为两边简支,一边固支,一边自由的矩形平板 PV的基础环板同样来自于《Pressure vessel design manual》,不管是不是有筋板,均采用悬臂梁,保守处理。 所以PV计算出来的厚度总是比SW6的厚度要厚很多。但是可以说SW6计算出来不安全吗?当然不可以! PV是保守处理采用的悬臂梁模型,但是实际情况和模型是有区别的。鞍座筋板影响很大的,支座采用两边简支,一边固支,一边自由的矩形平板更符合实际情况,当采用这种模型的时候,厚度会大幅度下降。
都按照ASME设计,不同的软件可能会对一些结构采用不一样的算法,这些结构的计算一般不是规范的要求,而是软件商选择的结果。比如如下的底板:当采用PV计算时,需要66厚。但是采用Compress计算,只需要27mm厚。
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国标的容器支座,已经定了支座的最大允许载荷,其允许载荷和底板厚度是匹配的,所以不计算也不会有问题。当然不放心的话,可以参考裙座基础环板的矩形平板计算公式,将底板的筋板也考虑进去,通常都是可以通过的。


总结PV的计算模型是悬臂梁公式,保守,但是有时和实际偏差太远,不经济。计算底板采用可以采用Roark的计算方法(也就是NB/T47041的带筋板的基础环板计算模型),结果更符合实际。同时建议PVElite修改一下支座底板和裙座基础环板的计算方法。软件的计算有时不代表规范的要求,当软件提示不合格的时候,并不一定代表危险。
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文章转载自公众号:压力容器唯心不易
               
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评论3

lyyifengLv.16 发表于 2019-4-16 09:15:33 | 查看全部
杨工真专业,谢谢楼主分享。
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zbj402Lv.4 发表于 2019-4-16 11:53:43 | 查看全部
杨工,问个问题啊,计算鞍座的时候怎么能把地震载荷和凤载荷考虑进去,PV和国标不都采用的ZICK方法嘛,这种方法不考虑地震和风的影响,那现在给土建提条件,需要鞍座的受力,怎么算?
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待8缘 发表于 2019-4-18 23:31:11 | 查看全部
本帖最后由 待8缘 于 2019-4-19 14:51 编辑

个人认为文章中有3个地方需要修改:
1,“在《Pressure vessel design manual》一书中,如果将筋板放置在中心,那么悬臂长度为F/2”中筋板应该为腹板;
2,手册中的公式无问题,F后面没有平方;
3,对于compress中b应该为(底板宽度-腹板厚度)/2,而非底板宽度。(针对腹板中间放置)。
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