oursuperzwj强度校核 2
新版轴的强度校核方法-新版-精选.pdf
另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，
则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大， 否则难以选择合适的联轴
器，取
d' min
0.8d电动机轴 ，查表，取 d电动机轴
38mm, 则：
d' min
0.8d电动机轴
0.8 * 38 30.4mm
综合考虑，可取
d' min
32mm
通过上面的例子， 可以看出， 在实际运用中， 需要考虑多方面实
8
依次确定式中的各个参数：
根据减速器输出轴的受力条件，已知：
Ft 8430N Fr 3100N Fa 1800N Fr 2v 3160N Fr1v 787 N Fr 2H 5480N Fr1H 2860N T 1429.49 N m
根据图分析可得：
M H Fr 2H L1 5480 93.5 512400N mm
际因素选择轴的直径大小。
2.2.2 按弯曲强度条件计算：
由于考虑启动、 停车等影响， 弯矩在轴截面上锁引起的应力可视
为脉动循环变应力。
则
ca
其中：
M ≤[ 0 ] 1.7[ -1 ]
W
M 为轴所受的弯矩， N·mm
2
W 为危险截面抗扭截面系数 ( mm3 ) 具体数值查机械设计手册 B19.3-15 ~17.
（ 2）做出弯矩图 在进行轴的校核过程中最大的难度就是求剪力和弯矩， 画出剪力 图和弯矩图，因此在此简单介绍下求剪力和弯矩的简便方法。 横截面上的剪力在数值上等于此横截面的左侧或右侧梁段上所
3
有竖向外力（包括斜向外力的竖向分力）的代数和 。外力正负号的
规定与剪力正负号的规定相同。 剪力符号： 当截面上的剪力使考虑的
轴强度校核
M2
564685
258990N • mm MNVMax2 FNV 3 85 16285
总弯矩
M1 总弯矩
M2 扭矩 T
479910N • mm
13770N • mm
M1 MHMax12MVMax12Ma2 8.04105N • mm
M 2 MHMax2MVMax2Ma2 5.41105N • mm
d 45
查得
，
查得材料的敏性系数为
,
应力集中系数为
查得表面质量系数
查得尺寸系数为 计算得综合系数为
；查得扭转尺寸系数为
取 40Cr 的特征系数为 计算安全系数
，取 ，取
故可知截面 III 左侧安全 截面 A 右侧
抗弯截面系数
W 0.1d 3 0.1 453 9112.5mm2
抗扭截面系数
W 0.2d 3 0.2 453 18225mm2
M 18.4MPa bW 截面 A 上的扭转切应力
T 23.52MPa b Wt 轴的材料为 40Cr，调质处理。
查表 15-1 得 735Mpa , 540Mpa , 355Mpa
B
S
1
1 200Mpa
由 r 2.5 0.05 , D 50 1.11，
d 50
（1）求作用在齿轮上的力
Ft2 Ft1 3381.30N
Fr2 Fr1 1230.69N
Ft3 2TⅡ 2588023 9967N
d3
118
Fr 3
Ft
tan an cos
9967 tan 20 cos14.6
3739N
Fa Ft tan 9967 tan14 2485N
截面 A 左侧的弯矩 M 为
强度校核书
液压试验
试验压力值
PT= 1.25P =1.6424(或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过
的应力水平T
T0.90s=211.50
MPa
试验压力下
圆筒的应力
T= =120.49
MPa
校核条件
TT
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[Pw]= =1.17231
MPa
设计温度下计算应力
t= =62.36
113.00
MPa
设计温度许用应力t
86.00
MPa
试验温度下屈服点s
235.00
MPa
钢板负偏差C1
0.80
mm
腐蚀裕量C2
1.50
mm
焊接接头系数
1.00
锥壳厚度计算
锥壳
r= =7.47
mm
计算厚度r
r= =7.47
mm
是否加强
不需加强
锥壳大端
应力增强系数
Q=
锥壳加强段长度
2
mm
圆筒加强段长度
2
钢制卧式容器
计算单位
湘潭市
计算条件
简图
设计压力p
1
MPa
设计温度t
300
℃
筒体材料名称
Q235-B
封头材料名称
Q235-B
封头型式
斜锥壳
筒体内直径 Di
1200
mm
筒体长度L
2594
mm
筒体名义厚度n
12
mm
支座垫板名义厚度rn
mm
筒体厚度附加量C
2.3
mm
压力管道强度校核计算表格
DATA SHEET OF STRENGTH工程名称：项目号：版次：设计单位：项目负责：设计：校核：审核：工业及热力管道壁厚计算书1直管壁厚校核1.1计算公式：根据《工业金属管道设计规》（GB50316-2000）6.2中规定，当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时，承受压直管的计算厚度不应小于式（1）计算的值。
设计厚度t sd 应按式（2）计算。
[]()PYE PD t j tos +=σ2 （1）C t t s sd += （2）21C C C += （3）式中 s t —直管计算厚度（mm ）；P —设计压力（MPa ）； o D —管子外径（mm ）；[]t σ—在设计温度下材料的许用应力（MPa ）；j E —焊接接头系数；sd t —直管设计厚度（mm ）；C —厚度附加量之和（mm ）； 1C —厚度减薄附加量（mm ） 2C —腐蚀或腐蚀附加量（mm ）Y —计算系数设计压力P：P=2σt/（D-2tY）Y=0.4--0Cr18Ni9式中设计温度为常温，一般取50℃，[]tσ根据《工业金属管道设计规》（GB50316-2000）附录A金属管道材料的许用应力表A.0.1进行选取，故20#为130MPa，0Cr18Ni9为128.375 MPa。
E取值是根据《压力管道规-工业管道第2部分：材料》j（GB/T20801.2-2006）表A.3，故20#和0Cr18Ni9的取值都为1。
Y根据《工业金属管道设计规》（GB50316-2000）表6.2.1进行选取，故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。
1.2常用低压管道计算厚度1.3常用高压管道计算厚度1.4厚度附加量(1).C1厚度减薄附加量（mm），取钢管允许厚度负偏差。
根据《流体输送用不锈钢无缝钢管》（GB/T14976-2002）规定：热轧（挤、扩）钢管壁厚＜15mm时，普通级允许厚度负偏差（12.5%δ）高级允许厚度负偏差（12.5%δ）；热轧（挤、扩）钢管壁厚≥15mm时，普通级允许厚度负偏差（15%δ）高级允许厚度负偏差（12.5%δ）；冷拔（轧）钢管壁厚≤3mm时，普通级允许厚度负偏差（14%δ）高级允许厚度负偏差（10%δ）；冷拔（轧）钢管壁厚＞3mm时，普通级允许厚度负偏差（10%δ）高级允许厚度负偏差（10%δ）。
挤压强度校核
挤压强度校核引言：挤压强度是指材料在受到外部挤压力作用下所能承受的最大应力。
在工程设计中，对于承受挤压载荷的构件，需要进行挤压强度校核，以确保其结构的安全可靠性。
本文将介绍挤压强度校核的基本原理和方法，并以实例详细说明。
一、挤压强度校核的基本原理挤压强度校核是一种静力学分析方法，主要以材料的屈服强度和截面形状为基础。
在挤压过程中，材料受到的应力呈现出均匀分布的特点，因此可以通过计算截面的受压面积和材料的屈服强度来确定挤压强度。
二、挤压强度校核的方法1. 挤压强度校核的基本公式挤压强度校核的基本公式为：σ = F / A其中，σ为材料的应力，F为受到的挤压力，A为受压面积。
根据材料的屈服强度，可以判断材料是否能够承受挤压载荷。
2. 挤压强度校核的步骤（1）确定受压截面形状和尺寸；（2）计算受压面积；（3）确定材料的屈服强度；（4）计算挤压应力；（5）判断挤压应力是否小于材料的屈服强度。
三、挤压强度校核的实例以某型材的挤压强度校核为例，该型材的截面形状为矩形，尺寸为长150mm、宽80mm。
材料的屈服强度为250MPa。
假设受到的挤压力为100kN。
1. 计算受压面积：受压面积A = 长× 宽= 150mm × 80mm = 12000mm² = 0.012m²2. 计算挤压应力：挤压应力σ = F / A = 100kN / 0.012m² = 8333.33kPa = 8.33MPa3. 判断挤压应力是否小于材料的屈服强度：由计算可知，挤压应力8.33MPa小于材料的屈服强度250MPa，因此该型材能够承受挤压载荷，挤压强度校核通过。
四、挤压强度校核的注意事项1. 在进行挤压强度校核时，应根据实际情况选择适当的校核方法和公式。
2. 挤压强度校核时应考虑材料的变形和工艺因素，以保证结构的可靠性和安全性。
3. 挤压强度校核应综合考虑静力学和材料力学等因素，进行全面的分析和计算。
螺栓强度校核
螺栓公称应力 截面积As mm^2
57.99
M6~M16 10~6.5 7.5~5
动载荷
外螺纹 小径d1
mm
外螺纹 中径d2
mm
螺纹原始 三角形高度
H
计算直径 d3 mm
0.8*T Nm
8.376202 9.025721 1.29903811 8.16 50.10
0.6*T Nm
37.58
动载荷 M16~M30 6.5 5
M30~M60 6.5~10 6~7.5
8.38
n
12
σs
900
Ssቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2
[σ ] σ
750 73.88
10.15
取1.1~1.3 受剪面个数 根据不同材料而定
mm N N
mm
Mpa Mpa 一般取大于3则满足要求
螺栓规格d mm 螺距P mm 计算拧紧力矩T Nm
σ s Mpa
10
1.5
62.63
900
材料种类
碳钢 合金钢
M6~M16 4~3 5~4
所受扭矩
T
1071
Nm
可靠性系数 接合面数 接合面摩擦因数 螺栓安装分布圆 横向载荷 单个螺栓横向载荷 螺栓预紧力 螺纹小径 螺栓个数 螺栓屈服强度 安全系数 许用应力 计算应力 计算安全系数
紧螺栓连接强度校核
Kf
1.2
m
2
f
0.15
D
228
FA
9394.74
FA'
782.89
Fp
3131.58
d1
预紧螺栓连接的安全系数Ss
静载荷
M16~M30
扭转强度校核例题
扭转强度校核例题
1.静载强度校核（1）
根据GB50010-2010《建筑构件承载能力计算规范》第5.5.5节，对
桁架承受静载进行校核，如下（单位：kN/m）
A.水平弯矩Fx：
Fx=4.0
B.垂直弯矩Fy：
Fy=1.0
C.剪力Fz：
Fz=2.0
解：根据GB50010-2010《建筑构件承载能力计算规范》第 5.5.5节，计算桁架的构件承载力，如下：
1.水平弯矩Fx：
Fx=4.0kN/m
A.桁架轴向剪力Nx：
Nx=Fx/L=4.0/1.0=4.0kN
B.桁架纵向弯矩My：
My=Fx×M（M为桁架长度）=4.0×1.0=4.0kN·m
2.垂直弯矩Fy：
Fy=1.0kN/m
A.桁架轴向剪力Ny：
Ny=Fy/L=1.0/1.0=1.0kN
B.桁架横向弯矩Mx：
Mx=Fy×M（M为桁架长度）=1.0×1.0=1.0kN·m 3.剪力Fz：
Fz=2.0kN/m
A.桁架轴向剪力Nz：
Nz=Fz/L=2.0/1.0=2.0kN
综上，桁架的构件承载力如下：
A.桁架轴向剪力Nx：4.0kN
B.桁架纵向弯矩My：4.0kN·m
C.桁架轴向剪力Ny：1.0kN
D.桁架横向弯矩Mx：1.0kN·m
E.桁架轴向剪力Nz：2.0kN。
强度校核 英语
强度校核英语强度校核在英语中通常表示为"strength check" 或"structural strength verification"。
它是指对工程结构、零部件或材料进行力学分析，确保其在预期的工作条件下具有足够的强度和稳定性，不会发生失效或破坏的一种设计验证过程。
例句：1.Before the new bridge was constructed, engineers conducted a thorough strengthcheck to ensure its safety under various load conditions.2.The aerospace manufacturer performed a detailed structural strength verification onthe aircraft wings to meet the strict safety regulations set by the FAA.3.In the design process of wind turbine blades, extensive finite element analysis iscarried out for strength checks against fatigue and extreme loading scenarios.4.As part of quality control, each batch of metal components undergoes rigoroustesting to pass the required strength check before being installed in the machinery.5.To prevent accidents during construction, crane booms are subject to regularstrength checks to guarantee they can withstand the loads they're designed to carry without deformation or failure.。
强度校核
1．
2．两端简支的工字钢梁承受荷载如图a所示。
已知材料235铜的许用应力为[a]=170 MPa 和[r]=100 MPa。
试按强度条件选择工字钢的号码。
解：1.剪力与弯矩Fsc=Fs,max=200 kN
Mc=Mmax 84 kN·m
2由正
应力强度
条件设计
截面系数
选用28a号工字钢，则其截面的w。
=508
cm3。
截面满足正应力强度条件的要求。
按切应力强度条件进行校
核
选用28a 号工字钢满足切应力的强度条件 危险截面上正应力和切应力
最大正应力和最大切应力
• 材料是Q235钢，按形状改变能密度理论(第四强度理论)进行强度校核
较[ ]大了15．5％，所以应另选较大的工字钢。
若选用28b 号工字钢，再按上述方法，算得a 点处的 =173．2 MPa ，较[ ]大1．88％，故选用28b 号工字钢。
按照最大切应力理论(第三强度理论)对a 点进行强度校核
标准工字钢不必校核a 点的强度。
σ
σ
3．。
校核与强度计算
综合3、4得：t=34mm
校核与强度计算轴的强度校核计算齿轮强度校核计算轴的强度校核强度校核螺栓强度校核轴的校核计算强度校核公式齿轮强度校核软件螺纹强度校核
（1）校核与强度计算
凹模厚壁和垫板厚度、刚度与强度计算与校核
R—凹模外半径mm;
r—凹模内半径mm;
p—模具型腔内最大的压力Mpa;
u—模具钢材的泊松比u＝0.25
p—模具强度计算的许用变形量mm
p—模具强度计算许用应力（Mpa）
p＝23
R＝52mmE＝2.2×105Mpa
P＝40MpaU＝ p 0.25
p＝300Mpa
②刚度
(1）凹模侧壁刚度条件计算
公式：R=r( p E/rp+1-u)/( p E/rp+（1-u）)
代人公式得：R=52（0.023×2.2×105+0.75×52×40/0.23×2.2×105-1.25×52×40）=85mm
(2)凹模侧壁强度条件计算
公式：R=r[( p/ p-2p)-1)] ( p＞2p)
p=133Mpa
25Mpa
将数据代入公式得: R=64.4mm
综合1、2得R=85mm
（3）凹模垫板刚度计算
公式：t=0.91r(p/ p)1/2
将数据代入公式得：
t=21mm
4)凹模垫板的强度计算
公式：t=1.1r(p/ p) 1/2
轴的强度校核方法
中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）轴的强度校核方法姓名：学号：性别：专业:批次：电子邮箱：联系方式：学习中心：指导教师：2XXX年X月X日中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）轴的强度校核方法摘要轴是用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递的重要的零件。
为实现机械产品的完整和可靠设计，轴的设计应考虑选材、结构、强度和刚度等要求。
并应对轴的材料或设备的力学性能进行检测并调节，轴的强度校核应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。
最后确定轴的设计能否达到使用要求，对轴的设计十分重要。
本文根据轴的受载及应力情况，介绍了几种典型的常用的对轴的强度校核计算的方法，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的介绍。
当校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
最后，本文对提高轴的疲劳强度和刚度提出相应改进方法，并对新材料，新技术的应用进行了展望。
关键词：轴；强度；弯矩；扭矩；目录第一章引言 (5)1.1轴类零件的特点 (5)1.2轴类零件的分类 (6)1.3轴类零件的设计要求 (6)1.3.1、轴的设计概要 (6)1.3.2、轴的材料 (6)1.3.3、轴的结构设计 (7)1.4课题研究意义 (9)第二章轴的强度校核方法 (11)2.1强度校核的定义 (11)2.2常用的轴的强度校核计算方法 (11)2.2.1按扭转强度条件计算： (11)2.2.2按弯曲强度条件计算： (13)2.2.3按弯扭合成强度条件计算 (13)2.2.4精确计算（安全系数校核计算） (20)第三章提高轴的疲劳强度和刚度的措施 (25)3.1合理的选择轴的材料 (25)3.2合理安排轴的结构和工艺 (25)3.3国内外同行业新材料、新技术的应用现状 (26)总结 (31)参考文献 (32)第一章引言1.1轴类零件的特点轴是组成各类机械的主要和典型的零件之一，主要起支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷的作用。
模具强度的校核
第五章 模具强度的校核凹模强度的校核，其主要原理是根据厚壁圆筒理论来进行校核的，通过分析和计算各个配合面与凹模内腔的周向拉应力是否在模具材料的强度许可范围之内，然后再按照计算的结果对配合面直径、模具材料以及相对应的过盈量进行调整，要用公式计算出模具的冲裁力，抗压强度，屈服强度，疲劳强度，是否在允许范围内，从而使得模具符合强度的设计要求。
5.1 模具强度的校核5.1.1 变形程度的计算（1）由上可以得出，零件断面收缩率为：（2）挤压比为：10A A G =。
G 的数值越大，则表示零件的冷挤压变形程度越大。
（3）对数变形程度e ε为： 以上三者存在如下的关系：F F I G I Gϕεεϕ-11nn 1-1e e === 则可以得到：%691-1=G，得到：23.3=G 5.1.2冷挤压变形力的计算（1）由于在此次模具设计之中，我们选择的是正挤压的方法，所以根据正挤压力的计算公式可以得出：0s h 210b 0e n c p A A A I A F ）（μσ+==在上式中：c ——材料的加工硬化系数。
经查阅资料后可以得出：c=2.0，抗拉强度为420MPaμ——摩擦因数。
经查阅资料后选择μ=0.1h ——凹模工作带长度，单位mm 。
由所设计的凹模尺寸可以得出：h=92mms ——挤出件的壁厚，对于实心件，那么其数值是挤出部分直径的一半，单位为mm 。
经过计算，可以得出，挤出件的壁厚s=29.5mmf ——凹、凸模工作部分的几何形状系数，在一般情况下，其数值取为0.8-1.3，合适的凹、凸模工作部分形状则取偏小的数值，反之则取偏大值。
经过计算和查阅资料可得，f=1.0.d ——凸模的工作部分直径，单位为mm 。
有零件的尺寸可以计算出，凸模的工作部分直径为：d=52mm 。
A ——凸模与挤压毛坯的接触表面在凸模运动方向上的投影面积，单位为mm 2。
经过计算可以得出：6.21222622===ππR A mm 2因为此次是锥形凹模挤压，所以根据资料，其计算结果还要乘以0.85。
圆钢、钢管的强度校核
圆钢、钢管的强度校核一、纯拉伸圆钢的强度校核已知:有一根45号圆钢，外径50mm ,长300 mm。
受力情况如下图:P=500Kgf 求:校核圆钢强度。
解:1、分析危险截面。
危险截面是截面最小的面，显然圆钢的任意截面相等。
2、危险截面所受的拉力为:P=9.8×500=4900N危险截面受拉力作用下的正应力:表1-1-95，在1-125页。
Pσ= ?σ pAσ--------正应力。
P--------拉力。
2A--------截面面积。
A=πR222σ= F?S= 4900?(πR) =4900?(3.14×25) =2.5N/mm =2.5 (Mpa)σ--------许用正应力。
查表4-1-57，在4-59页。
p查得σ=600Mpa pσ?σ p圆钢强度足够。
二、纯拉伸钢管的强度校核已知:有一根45号钢管，外径50mm ,内径40 mm ,长300 mm。
受力情况如下图:P=500Kgf求:校核钢管强度。
解:1、分析危险截面。
危险截面是截面最小的面，显然钢管的任意截面相等。
2、危险截面所受的拉力为:P=9.8×500=4900N危险截面受拉力作用下的正应力Pσ= ?σ pAσ--------正应力。
P--------拉力。
22A --------面积。
A=π(R- R) 122222σ= F?S= 4900?,π(R- R) ,=4900?,3.14(25- 20), 12=6.94 (Mpa)σ--------许用正应力。
查表4-1-57，在4-59页。
p查得σ=600Mpa pσ?σ p钢管强度足够。
三、纯弯曲圆钢的强度校核已知:有一根45号圆钢，外径50mm ,长900 mm。
受力情况如下图:F=500Kgf 求:校核圆钢强度。
解:1、分析危险截面。
危险截面是弯矩最大的面，显然是管得中心处，F处的截面。
2、危险截面所受的弯矩为:M=(F?2)×(820?2)=(9.8×500?2)×(820?2)=1004500N.mm弯矩作用下的正应力Mσ= ?σ pW公式在表1-1-95，在1-125页。
棒球棒材料力学强度校核
棒球棒材料力学强度校核棒球棒材料力学强度校核一、引言棒球是一项受欢迎的运动项目，而棒球棒作为重要的装备之一，其材料的力学强度对于运动员的表现和安全至关重要。
本文将对棒球棒材料的力学强度进行校核，并介绍常见的棒球棒材料及其性能。
二、常见的棒球棒材料1. 铝合金铝合金是目前最常用的棒球棒材料之一。
它具有轻质、坚固和耐腐蚀等特点，能够提供较高的击球速度和控制力。
铝合金通常由铝、锰、镁等元素组成，通过热处理工艺来提高其强度和硬度。
2. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是近年来逐渐兴起的一种新型材料。
它由碳纤维与树脂基体相结合而成，具有优异的强度和刚度。
碳纤维复合材料不仅轻量化，还能提供更大的击球威力和更好的振动吸收性能，从而减少运动员的手部震动。
三、棒球棒材料力学强度校核1. 抗弯强度校核抗弯强度是衡量棒球棒材料抵抗弯曲变形和断裂的能力。
根据国际棒球联合会（IBAF）的规定，棒球棒在受到冲击时应能够承受一定的荷载而不发生断裂。
对于铝合金和碳纤维复合材料，需要进行抗弯强度校核。
2. 抗拉强度校核抗拉强度是衡量材料抵抗拉伸变形和破坏的能力。
对于铝合金和碳纤维复合材料，需要进行抗拉强度校核以确保其在受到冲击时不会发生断裂。
通常使用标准试验方法来测定材料的抗拉强度，并与设计要求进行比较。
3. 冲击韧性校核冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时能够吸收能量并发生塑性变形而不断裂的能力。
对于棒球棒来说，冲击韧性尤为重要，因为它直接关系到运动员的安全。
通过冲击试验和断裂韧性测试，可以评估材料的冲击韧性，并与设计要求进行比较。
四、结论在棒球棒材料力学强度校核中，抗弯强度、抗拉强度和冲击韧性是重要的考虑因素。
铝合金和碳纤维复合材料是常见的棒球棒材料，它们具有优异的力学性能，并能够满足运动员对于击球速度、控制力和安全性的需求。
通过合理选择和校核材料，可以确保棒球棒在比赛中发挥出最佳性能，并保障运动员的安全。
参考文献：1. Saito, T., & Kishimoto, M. (2010). Mechanical properties of carbon fiber reinforced plastics for baseball bats. Composites Part B: Engineering, 41(6), 442-446.2. Zhang, Y., & Zhou, Y. (2018). Study on the mechanical properties of aluminum alloy baseball bat during impactprocess. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, 41(1), 61-66.3. International Baseball Federation (IBAF). (2009). IBAF Approved Baseball Bat List. Retrieved from [链接已删除]。
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塔设备的机械设计步骤一.按设计压力初步确定塔体的厚度取它的设计压力为0.15MPa ，设计步骤小于100℃，圆筒内径=800mm i D ，取圆筒材料为Q245，腐蚀余量2C 取为2mm ，焊接接头系数1φ=。
设计温度下Q245的需用应力，[]147MPa tσ=，同体积算厚度按式[]2c i tcP D P σσφ=-计算。
[]0.158000.48mm 21470.850.152c i tcP D P σσφ⨯===⨯⨯--加上厚度附加量并圆整，还应考虑多种载荷作用，以及制造运输，安装等等因素，取筒体，封头和裙座的名义厚度n δ均为8mm ，e n =826mm c δδ-=-= 二.确定危险截面位置 三.塔的质量载荷计算 1.塔壳和裙座的质量 （1）圆筒质量塔体圆筒总高度为010.1m H =()()22223100=0.8160.810.17.85101609.25kg 44i m D D H ππρ=--⨯⨯⨯=钢（2）封头质量查得DN800mm ，壁厚8mm 的椭圆形封头的质量为47.11kg ，则247.11294.22k gm =⨯= （3）裙座质量 选用的是圆筒形裙座，所以裙座质量()()22223300.8160.827.8510318.66kg 44i s m D D H ππρ=-=-⨯⨯⨯=钢011231609.2594.22318.662022.13kg m m m m =++=++= 2.塔内构件质量查表得浮阀塔盘单位质量为275kg /m2202=750.81675602.88kg 44i p m D N ππ⨯⨯=⨯⨯⨯=3.人孔、法兰、接管与附属物质量010.250.252022.13505.53kg a m m ==⨯=4.保温材料质量03m '为封头保温层质量，取塔体保温层厚度为100mm ()()()220300020322=2240.81620.10.81610.130020.15050.0796*******.04s m D D H m πδρπ⎡⎤'+-+⎣⎦⎡⎤=+⨯-⨯⨯+⨯-⨯⎣⎦=式中03m '为封头保温层质量，()03212m V V ρ'=-，1V 为不加保温层800mm i D =的封头容积，查表得31=0.0796m V ，2V 为加保温层后1000mm i D =的封头容积，查表得32=0.1505m V 5.平台、扶梯质量()()()()220400221=2224210.81620.120.90.81620.121504012.3421304.19kgs s P F Fm D B D nq q H πδδπ⎡⎤++-+⨯+⎣⎦⎡⎤=+⨯+⨯-+⨯⨯⨯⨯+⨯⎣⎦=式中，B 为平台宽度，取B=0.9m ，p q 为平台单位质量为2150kg/m ；F H 为12.3m ；F q 为笼式扶梯单位质量，为40kg /m ，n 为平台数量6.操作室塔内物料质量2205022=440.80.07161382.50.80.851382.50.07961382.544=1478.35kgi L p L i L f Lm D h N D h V ππρρρππ++=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯7.充水质量22020.80.8510.1100020.0796********.44kg44w i w f w m D H V ππρρ=+=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=8.全塔操作质量 001020304052022.13602.88914.041304.191478.35505.536827.12kgam m m m m m m =+++++=+++++= 9.全塔最小质量min 010203040.22022.130.2602.88914.041304.19505.534866.47kgam m m m m m =++++=+⨯+++=10.全塔最大质量max 010*********.13602.88914.041304.19505.535233.4410572.21kga wm m m m m m m =+++++=+++++= 四.塔的自振周期计算塔的基本自振周期由式3190.3310T =计算33190.331090.3312300100.42s T ==⨯= 五.地震载荷计算1.地震影响系数一阶振型地震影响系数：由表查得max 0.08α=（设防烈度7度，设计基本地震加速度0.1g ），由表查得g 0.55s T =，取一阶振型阻尼比1=0.01ζ，由式110.05=0.90.55ζγζ-++得110.050.050.01=0.9=0.9=0.9730.550.550.01ζγζ--++++⨯ 由式()110.020.058ζη+-=计算得到()()110.020.050.020.050.010.02588ζη+-+-===由式1210.0510.06 1.7ζηζ-=++计算得1210.050.050.0111 1.5190.06 1.70.06 1.70.01ζηζ--=+=+=++⨯ 10.1g T T ＜＜，所以12max 1.5190.080.122αηα==⨯=2.地震弯矩等直径，等厚度塔式容器的任意截面1-1和底截面0-0的基本振型地震弯矩分别按式()11101 2.5 3.5 2.53.5817510144E h m gM H H H h α-=-+，001101635E M m gH α-=则有0011016160.1226827.129.8112.345943.43N m 3535E M m gH α-==⨯⨯⨯⨯=⋅ ()()11101 2.5 3.5 2.53.52.53.5 2.5 3.581751014480.1226827.129.81=17512.31012.31412.30.840.8=41761.25N mE h m gM H H H h α-=-+⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⋅()()2-2101 2.5 3.5 2.53.52.53.5 2.53.581751014480.1226827.129.81=17512.31012.31412.3242=35516.62N mE h m gM H H H h α=-+⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯⋅六.风载荷计算将塔在高度方向上直接视为1段 1.风力计算（1）风振系数 因为塔高H ＜20m ，所以风振系数取2 1.7i K =（2）有效直径 设笼式扶梯与塔顶管线呈180°，则ei D 取下式计算值034022ei i si pi D D K K d δδ=+++++取式中塔和管线的保温层厚度100mm si ps δδ==，塔顶管线外径0194mm d =，3400mm K =，取4=600mm K（3）水平风力由式612010i i i i ei P K K q f l D -=⨯,计算塔的水平风力。
式中1K 体型系数，取10.7K =，2 1.7i K =，0q 取为2450N /m ，i f 为风压高度系数变化，查表得0.74f =(10m ，C类场地土），12.3m i l =，=2410mm ei D则6612010=0.7 1.74500.7412300241010=11.75kN i i i i ei P K K q f l D --=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 2.风弯矩计算0-0截面：()0012.311.7572kN m 22w h M p -=⨯=⨯=⋅ 1-1截面：1112.30.812.30.812.30.812.30.811.7562.9kN m 12.3212.32w M p -----=⨯⨯=⨯⨯=⋅（）2-2截面：2212.3212.3250.46kN m 12.32w M p ---=⨯⨯=⋅（）七.截面的最大弯矩组合max0.25i i w e i ii i i i E w eM M MM M M ----⎧+⎪=⎨++⎪⎩ 0000000.2545.940.257263.94E w w M M M ---+=+⨯=＜，所以00=72kN m w M -⋅（） 1111110.2541.760.2562.957.49E w w M M M ---+=+⨯=＜，所以11max 62.9kN m M -=⋅（） 2222220.2535.520.2550.4648.14E w w M M M ---+=+⨯=＜，所以22max 50.46kN m M -=⋅（）计算压力引起的轴向拉应力1σ10.15800=5MPa 446c i e P D σδ⨯==⨯ 重量载荷引起的轴向压应力2σ 0-0截面：0000000026827.129.8 4.443.148006sb is es m g m g A D σπδ---⨯=-=-=-=-⨯⨯1-1截面：111102smm g A σ--=-sm A ：开孔处截面积()2sm im es m m es m A D b A πδδδ⎡⎤==--⎣⎦∑33220.140.006 1.6810m m m m A l δ-==⨯⨯=⨯()323.140.80.00620.4520.0060.006 1.681013200mm sm A -⎡⎤=⨯--⨯-⨯⨯-⨯=⎣⎦所以()1111026827.12191.349.8 4.93MPa 13200sm m gA σ---⨯=-=-=-2-2截面：()2222026827.12191.34477.219.8 4.00MPa 3.148006i e m gD σπδ----⨯=-=-=-⨯⨯ 多危险截面的3σ计算如下： 0-0截面：0000600max max 3227210=24MPa 3.14800644sb is es M M Z D σπδ---⨯±=±=±=±⨯⨯1-1截面：1111max 3=smM Z σ--±20.7852es sm im es m im m Z D b D Z δδ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭∑43220.0060.14 5.610m m es Z l δ-==⨯⨯=⨯224330.78520.006=0.7850.80.00620.450.8 5.61021.9710m es sm im es m im m sm Z D b D Z Z δδ--⎛⎫=-- ⎪⎝⎭⎛⎫⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯ ⎪⎝⎭=⨯∑所以1111max 362.9===31.93MPa 1.97sm M Z σ--±±±式中，sm Z 为裙座人孔处截面的抗弯截面系数，33=1.9710m sm Z -⨯ 2-2截面：2222622max max 32250.4610===16.74MPa 3.14800644i e M M Z D σπδ---⨯±±±=±⨯⨯八.筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核1.筒体的强度与稳定性校核（1）强度校核：筒体危险截面2-2处的最大组合轴向拉应力22max,σ-组拉 ()222222123max,=++5416.7417.74MPa σσσσ---=+-+=组拉 轴向许用应力：[] 1.21471176.4MPa tK σφ=⨯⨯=因为[]22max.tK σσφ-组拉＜，故满足强度条件（2）稳定性校核：筒体危险截面2-2处的最大组合轴向压应力22max,σ-组拉 22222223max,416.7420.74MPa σσσ---=+=--=-组拉许用轴向压应力：[][]t crKBK σσ⎧⎪=⎨⎪⎩，取其中最小值 0.0940.0940.001416i eA δ=== 按圆筒材料，查对应的外压应力系数曲线图得130MPa B =则[][]=1.2130=156=1.2147=176.4tcr KB K σσ⨯⎧⎪=⎨⨯⎪⎩，取[]156MPa cr σ= 2.裙座的稳定性校核裙座危险截面0-0及1-1处的最大组合轴向压应力00000023max, 4.442428.44MPa σσσ---=+=--=-组拉11111123max, 4.9331.9336.86MPa σσσ---=+=--=-组拉0.0940.0940.001416is esA δ=== 按裙座材料，查对应的外压应力系数曲线图得130MPa B = 则[][]=1.2130=156=1.2147=176.4tcrKB K σσ⨯⎧⎪=⎨⨯⎪⎩，取[]=156MPa cr σ 因为[]00max,cr σσ-组压＜，[]11max,cr σσ-组压＜，故满足稳定性条件九.筒体和裙座水压试验应力校核 1.筒体水压试验应力校核（1）由试验压力引起的环向应力σ 试验应力[][]1481.25 1.250.10.13MPa 147Tt P P σσ==⨯⨯= ()()()()0.13+0.103800+6==15.65MPa 226T i ei eiP D δσδ++⨯=⨯液柱静压力0.90.92450.85187.4MPa eL R φ=⨯⨯= 因为0.9eL R σφ＜，故满足要求 （2）由试验压力引起的轴向应力1σ10.13800 4.3MPa 446T iei P D σδ⨯===⨯ （3）水压试验时，重力引起的轴向应力2σ()2222max 210582.2191.34446.769.8 6.47MPa 3.148006i e m gD σπδ----⨯=-=-=-⨯⨯ (4)由弯矩引起的轴向应力3σ22223220.30.3504605.02MPa 0.78580064wi eiM D σπδ--⨯=±=±=±⨯⨯（5）最大组合轴向拉应力校核222222123max, 4.3 6.47 5.02 2.85MPa σσσσ---=++=-+=±组拉许用应力：0.90.92450.85187.4MPa eL R φ=⨯⨯=因为22maxeL σφ-＜0.9R ，故满足要求 （6）最大组合轴向压应力校核22222223max, 6.47 2.859.32MPa σσσ---=+=--=-组压 轴向许用压应力[]0.9cr eLKB R σ⎧=⎨⎩，取其中最小值[] 1.2130=156MPa 0.9=0.9245220.5MPa creL KB R σ=⨯⎧=⎨⨯=⎩，取[]=156MPa cr σ 因为[]22maxcr σσ-＜，故满足要求 2.裙座水压试验应力校核（1）水压试验时，重力引起的轴向应力2σ0000max 210582.219.8 6.89MPa 3.148006is es m g D σπδ--⨯=-=-=-⨯⨯ 1111max 2210390.879.87.73MPa 1.3210sm m g A σ---⨯=-=-=-⨯ （2）由弯矩引起的轴向应力3σ00003220.30.3720007.17MPa 0.78580064wis esM D σπδ--⨯=±=±=±⨯⨯ 1111330.30.3629009.58MPa 1.9710w sm M Z σ---⨯=±=±=±⨯（3）最大组合轴向压应力校核00000023max,= 6.897.17=14.06MPa σσσ---=+---组压 11111123max,=7.739.58=17.31MPa σσσ---=+---组压轴向许用压应力[]0.9creL BR σ⎧=⎨⎩，取其中较小值 []130MPa0.9=0.9245=220.5MPacr eL B R σ=⎧=⎨⨯⎩，取[]=130MPa cr σ因为[]00max,crσσ-组压＜，[]11max,cr σσ-组压＜，故满足要求 十.基础环设计1.基础环尺寸取()160~4008002001000mm ob is D D =+=+= ()160~400800200600mm ib is D D =+=-= 2.基础环的应力校核00max 0.max00max 0.3bb b w b b M m gZ A M m g Z A σ--⎧+⎪⎪=⎨⎪+⎪⎩，取其中较大值 ()()4444733.1410006008.5410mm32321000ob ib b obD D Z D π-⨯-===⨯⨯()()2222521000600 5.0210mm 44b ob ib A D D ππ=-=-=⨯(1)007max 0.max757.2106827.129.80.98MPa 8.5410 5.0210b b b M m g Z A σ-⨯⨯=+=+=⨯⨯ (2) 007max .max750.30.37.21010582.219.80.46MPa 8.5410 5.0210w b b b M m g Z A σ-⨯⨯⨯=+=+=⨯⨯ 取.max 0.98MPa b σ=，选用75号混凝土，其许用应力 3.5MPa a R = 因为.max b a R σ＜，故满足要求 3.基础环厚度按有筋板时计算基础环的厚度b δ()()11100081692mm 22ob os b D D =-=-= 设地脚螺栓直径为M36，l=160mm ，则0.9bl =，查表得0.142,0.0872x y C C =-=矩形板计算力矩，按式{}max ,s x y M M M =，2.max x x b M C b σ=，2,max b y b M C l σ=22.max N mm 0.1420.981442886mm x x b M C b σ⋅==-⨯⨯=-22,max N mm=0.08720.98160=2188mm b y b M C l σ⋅=⨯⨯取N mm 2886mm s x M M ⋅==，基础环材料的许用应力140MPa b σ=，基础环厚度为11.1mm b σ===，取20mm b σ= 十一.地脚螺栓计算1.地脚螺栓承受的最大拉应力00min 000000.25w e bb B E w e b b M M m gZ A M M M m g Z A σ---⎧+-⎪⎪=⎨++⎪-⎪⎩，取其中较大值 （1）00min 75720004866.479.80.75MPa 8.5410 5.0210w e B b b M M m g Z A σ-+⨯=-=-=⨯⨯ （2）00000750.2545943.430.25720006827.129.8==0.62MPa 8.5410 5.0210E w e B b b M M M m g Z A σ--+++⨯⨯--=⨯⨯取=0.75MPa B σ 2.地脚螺栓直径因为B σ＞0，故此塔设备必须安装地脚螺栓，取地脚螺栓个数n=20，地脚螺栓材料的许用应力[]147MPa bt σ=，地脚螺栓的螺纹小径为112.78mm d ===查表得，取地脚螺栓为M36，故选用20个M36的地脚螺栓，满足要求 以上各项计算均满足强度条件及稳定性条件。