不锈钢复合钢板塔的强度和稳定性计算.pdf

论文广场
LUN WEN GUANG CHAG
不锈钢复合钢板塔的强
度和稳定性计算
关永祥刘志刘落
(天津市创举科技有限公司天津300130
摘要】本文首先建立了不锈钢复合钢板“平均弹性模量”的概念,并
导出其计算式。进而用不锈钢复合钢板的“平均弹性模量”、整体厚度
和整体质量,接IB/T4710计算出相对准确的不锈钢复合钢板塔的自振周
期
【关键词】平均弹性模量自振周期完善方法简易方法
不锈钢复合钢板塔的设计,算,决定于不锈钢复合板对塔的
进而,根据以上两种方法计
在JBT4710-2005《钢制塔式容器》自振周期的影响。
算结果的差值,以“完善方法”做
(以下简称JB/T4710)的第5.2.3条提
首先,建立不锈钢复合板“平为衡量的依据,确定“简易方法
出:“对于复层与基层结合率达到均弹性模量”的概念,并导出其求是否可行。
JB4733中B2级以上的复合钢板,在法。进而用“平均弹性模量”以及
最后,为使不锈钢复合钢板
设计计算中,如需计入复层材料复合板的整体厚度和质量求出相塔的计算得以实施,再讨论一下
的强度时,其设计温度下的许用对准确的自振周期。为叙述方便,其轴向拉应力及轴向压应力的校
应力,按式(5-2)确定。”但是,该我们权且称此方法为“完善方法”核问题。
标准并未明确指出,在校核塔体(之所以说“相对准确”,是因为JB/
轴向压应力时是否需计入复层的T4710的自振周期计算,也是基于1不锈钢复合钢板塔基本自
厚度;在计算塔的自振周期时,是“折算质量法”等的近似计算。但振周期计算的“完善方法”
否需计人复层的弹性模量、厚度我们计算只要不偏离JBI4710,或
及质量,使设计者无所适从。
偏离量可以忽略不计,其结果就1.1不锈钢复合钢板的“平均弹性
本文就上述问题讨论如下:是接近客观实际的)。
在计算塔的强度和稳定性时,
然后,讨论不计入复层的厚模量”及其求法
JB/T4710、JB4733《压力容器用
必须首先计算地震力、水平风力度、弹性模量及其质量时,计算出爆炸不锈钢复合钢板》(以下简称
及相应的弯矩,而这些又都是塔的自振周期与“完善方法”的差
的自振周期的函数。所以,不锈钢值。同样为叙述方便,我们权且称、JB4733、GB150-1998《钢制压力
复合钢板塔的强度和稳定性的计这种方法为“简易方法”。
器》(以下简称CB150)均未给出不
锈钢复合钢板在不同温度下,基
作者筒介
层和复层不同材料配伍、不同厚
度配比的弹性模量。因而无法用
关永祥(1946-)工程师,长期从事压力容器设计制造工作。
JB/T4710中的式(8-4)或式(8-5)
计算塔的基本自振周期。
2009051石油但工设百12
钢,复层一不锈钢,各自的弹性
模量并未改变。所以,可以用下述
即:e(E1G+E282)=F
方法导出不锈钢复合钢板的“平
此式等号两侧分别除以不锈
均弹性模量”。
钢复合钢板的总截面积:
在图1中:
x61)+(x82
复层
E1和E2分别为基层和复层
基层
E6+E, 6
的弹性模量,单位为Pa
(1x6)(1x6)(1x8)+(1x6.
G和2分别为基层和复层
的厚度,单位为m。
E1δ,+E
取此不锈钢复合钢板的宽度即
δ,+82
δ,+8
为1
则:基层板截面积
A,=1×61,单位为m2。(法
式中7s即为不锈钢复
线沿拉力F方向的截面)
合钢板的平均应力?,
图1计算平均弹性模暈的示意图
复层板截面积A2=1×2
E,δ,+E,δ
出于基层和复层互相约束,单位为m2。(法线沿拉力F方向的
63+δ,即为不锈钢复
受力后二者的应变“E"一致,反截面)
在比例阶段又都服从虎克定律,拉力为F,单位为N
现使此板沿图示方向受拉,合钢板的平均弹性模量豆,
那么不锈钢复合钢板整体也必然
因此可以写成虎克定律的典
由于基层板和复层板二者互
服从虎克定律=Ee。因而必然相约束,所以变形一致。在不锈钢
型形式:e.E=G。
存在一个适用于复合钢板整体的复合钢板中产生了拉应变。
弹性模量,我们称其为“平均弹性
由虎克定律,基层板中产1.2用“完善方法”计算不锈钢复
模量”。
合钢板塔的基本自振周期
《金属机械性能》1]P36中指的拉应力为
在求出不锈钢复合钢板的
出:“弹性模数主要取决于金属本
因而作用于基层板的拉力为:“平均弹性模量”后,将复合板的
性,与晶格类型和原子间距有密F=1A1=BE2(x61)
“平均弹性模量”、整体厚度及整
体质量代入JB/T4710的式(8-4)
切关系,通常E=,其中k和m
同理,复层板中产生的拉应
是材料的常数”。“总之,弹性模数力为:2=6E2
T=L14∑
Hi
台(E,台E
是一个对组织不敏感的机械性能
作用于复层板中的拉力为
指标,其大小决定于金属本性和
用以计算直径、厚度或材料
品体结构、而和显微组织关系不E2=の2A2=BE2(x)
沿高度变化塔的基本自振周期
大。因此热处理、合金化和冷变形
由于F1+F2=F
或代入式(8-5)
等三大金属强化手段对其作用均
所以:
很小。”因此可以认为,通过多项eE(x6)+eE2(1xO2)=F
T1=90.33H
H_×10
加工工艺得到的不锈钢复合钢板
Eδ.D
其中的基层一一低合金钢或碳素
221石他工设高120005