yuun 发表于 2019-4-8 14:54:00

鞍座底板需要计算吗?

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?!
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReUEpmXLLrOYn8MlBazeoibIKTvmeNQcOPf4rnE1vtqk0CUJUbm3pxvkicQ/640?wx_fmt=png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?
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReUjao6cDR6Cv1XJAnViabKLicMiar6pxTU5Fm9WMIYMPbsFTaxKS0PdgcxA/640?wx_fmt=png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。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReUMDOwzP48HvK8RTbgAqU9mye3V0W2VQSc6BwxDM9qfCRhmKQToE2LUw/640?wx_fmt=png





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https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lepkDQowlFGjl0AbWIzyA1ZibS8f6SFlwPfTZlkMcCtIoz8T5gbuicS8HaulrseDY9icqoMfcyc8yGA/640?wx_fmt=png
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。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReUz6iaibQR5ibdldV9d68DYb8zopicB9lvepPRicoAp0snwKQtR70FVEf8nIg/640?wx_fmt=png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:https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReU4plLleDadMORQhlticUXYPmxg0D1uE8yujxaxSVaPICpjZajJ52XvicA/640?wx_fmt=png化简为:https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReU4omOjMNfGHgtThRibwX5jObxKp42VtBmnVb9XCl5LLZFMWb16Bq8jjg/640?wx_fmt=png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。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mxwg5Z97lHPITh5fL4eReUFUj3dLkDiaUcibDnibwOgjK2BKxjicY5NRpp9C0InXynA3Xr2ibvIJ99Q5Q/640?wx_fmt=png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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