吊耳设计的挤压应力怎么来的

1. 吊耳设计的挤压应力校核

在HG/T 21574-2018《化工设备吊耳设计选用规范》中，附录A，吊耳设计，有吊耳强度的计算。

对于吊耳板受力分解，以及拉应力和剪应力大家都比较熟悉，也是老规范都要求做的。

系揽环板的焊接接头剪应力的系数4.39应该是按照角焊缝高度0.7*S2*2*3.14*D1来定的（尽管规范要求焊脚高为0.8S2）。

这些应力的特点都是，

应力=力/面积。

材料力学的内容。

2. 挤压应力

现在的吊耳都要求计算挤压应力，公式如下：

对于这个应力很多人比较疑惑，它来源于哪里，为什么控制在2倍的屈服？

其实这个公式来源是弹性力学，一个经典的接触问题。

在弹性力学书中，球面与球面，或者球座的接触问题。

最大应力点q0的计算如下。

对于圆柱和圆柱接触问题，也是有理论解的：

将吊耳和销轴的尺寸代入公式

很快可以得到和规范一样的公式。

在《Pressure vessel design manual》一书中，公式是类似的。

殊途同归。

当然规范已经要求计算销轴直径为dr的挤压应力，其实可以顺便把销轴强度一起校核了。

3. 公式的应用范围

看到这个公式，有个擦边大师提了一个疑问：

“这个公式可以打擦边球。

如果挤压应力算不过，我加大销轴直径，让他接近甚至等于孔的直径，岂不是分子为0，怎么算都能算的过。”

其实我们所有的公式都有其限制条件的，只是规范限于篇幅，无法全部展示。

对于赫兹公式，来源于接触问题，公式推导有几个前提：

1. 材料是均质的；

2. 接触区的尺寸远远小于物体的尺寸；

3. 作用力与接触面垂直，即接触区内不存在摩擦；

4. 变形在弹性极限范围内。

D=dr，或者极度接近时，两个物体的接触区域太大，或者接触面和作用力不垂直，已经不能采用计算的假设，也自然不成立，得另外考虑。

另外计算公式还有个隐含假设，吊耳孔和销轴的弹性模型和泊松比相同。

有时候吊装并不用销轴卸扣，而是钢带，吊索等，此时这个公式只能作为参考，并不适用。

4. 接触应力的许用值

接触应力是一种应力分布的载荷，它不是均匀分布的，我们求到的值是接触中心的最大应力值。

对于球-球间的Hertz应力，实际上是一种呈半球形的荷载分布，中心点最大。

当接触点屈服后，引起局部的塑性变形，局部塑性变形使得接触面积继续变大，使得承载面积变多，应力下降，同时周围的弹性区域也会逐步承担更多载荷或者进入塑性状态，从而使得承载能力变高。

所以规范对于挤压应力的许用值控制在2倍的屈服强度。

2倍的屈服强度并不是一个通用值。

不同规范对于不同的结构，根据其重要性，其挤压应力的许用值并不相同。

此文章转发自公众号：压力容器唯心不易。