吊耳的设计

夹紧吊耳的设计--非强制性附录

NM4-100 范围

这个非常强制性的附录为环向缠绕或者第二次粘接而附着的吊耳提供了设计方法。建议连续荷载由金属带或者双环支撑的吊耳来处理，可参考非强制性附录NM-5所述。

当向前卷的吊耳承受间歇或者偶然荷载时，比如：起重时由风或小洪灾引起的荷载，建议层压板中复合应力的设计因子为5。如果向前卷的吊耳承受连续荷载，例如：对名义直径不超过4英尺的容器的支撑力，或者对受由内压产生上浮力的平底容器的支撑力，层压板复合应力状态下通常的设计因子为10。用于锚固容器的夹紧吊耳易于受到由内压产生的上浮力荷载。设计者应注意，按照3A-260中的规定，平底水槽的底部没有够足的刚度可以允许用水槽中液体的重量抵抗风载或者是地震倾覆力。这种夹紧系统应该以总的基底力矩来进行设计。

NM4-200 术语

B,C,D:螺栓圆直径，in.（英寸）

D:名义容器直径，ft（英尺）

D i：容器内直径，in.

D0：容器外直径，in.

d：钢筋直径，in.

E ax:轴向拉伸模量，psi（磅/平方英寸）

E hp：环向拉伸模量，psi

e：荷载偏心距，in.(参见图NM4-1，NM4-2A和NM4-2B)

F：吊耳的总荷载或者总反力，lb（磅）

F H：水平方向的力（径向），lb

G:风载，psf（磅/平方英尺）

H：容器直边高度，ft

H D:上封头的高度，ft

h：吊耳的高度，in.

h min=吊耳的最小高度，in.

h l:缠绕外包裹层或覆盖层高度,in.

L:钢筋的长度，in.

M ax:轴向力矩，in.-lb

M hp:环向力矩，in.-lb

M L::力矩系数，无量纲（见图NM4-3）

M Q:风载引起的弯矩，ft-lb

N：吊耳的数量

P：由力矩引起的总的径向荷载，lb

P*:单位荷载，lb/in.

p:压力，psi

R m：上卷的平均半径，in.

S a:许可拉伸应力，取10倍的安全系数，psi

S f：风荷载形状系数，无量纲，圆柱形容器取0.7

T：总上卷拉力，lb

t b:容器底部的厚度，in.

t k：连接部位厚度（t w+ t b，仅对A型）,in.

t lug:吊耳的厚度，in.

t w:容器壁的厚度，in.

t1: 缠绕外包裹层或覆盖层的厚度，in.

U net:净上浮力，lb

W：总荷载，lb

W max:外包裹层上的单位径向荷载，lb/in.

W v:容器重量，lb

w：吊耳宽带，in.

β:弯曲系数，in.-1

μ:泊松比，无量纲

σ:拉伸应力，psi

τw:沿容器壁的剪切应力，psi

NM4-300 缠绕吊耳设计

此设计分析是基于以下假设：吊耳要么离容器封头的顶部或底部很远，要么离任意刚性支撑环很远。这一假设导致了保守分析，由于假设了局部弯矩全部的产生。典型地，纵向和周向总应力的主要部分是由于这个弯矩产生的。事实上，夹紧吊耳一般位于邻近壳和封头下端相连接的加强区。

典型的缠绕吊耳几何尺寸如图NM4-1所示。将垂直反力,F，考虑到缠绕的剪切壁架里，或者转化为如图所示的容器上卷的剪力中。吊耳自身必须校核弯曲应力。

由已知的载荷条件和静力学知识确定吊耳力F是必需的。

图NM4-1 缠绕的夹紧吊耳

图NM4-2A A型二次连接的夹紧吊耳

图NM4-2B B型二次连接的夹紧吊耳

图NM4-3 力矩系数M L

图NM4-4 上浮力系数，P G

根据假设的上卷力的分布，可以确定上卷拉力T和受压侧反力P。然后计算上卷式中的平均拉应力和容器壁中的剪应力。图NM4-1和NM4-5给出了需要用到的参数。

下一步确定由局部荷载P和容器工作压力引起的复合应力状态下的应力。首先计算由吊耳宽度W引起的壳面上的平均径向荷载，然后评估在类似的壳体中受同样强度的环形荷载将产生的纵向弯矩的影响。由此力矩产生的弯曲应力再加上由容器工作压力产生的薄膜应力即获得容器壁内外表面轴向应力的最大值。通过假设局部出现圆弯曲从而获得相应的环向应力。环向弯矩等于相应的泊松比乘以纵向弯矩。由此弯曲产生的应力再加上由容器工作压力产生的环向应力可以得到容器壁内外表面环向应力的最大值。

Bijlaard的研究工作中给出了更精确的确定局部作用的方法，在WRC-107焊接研究委员会公布栏中有总结，或者在商务部报道PB151987中给出了有关薄壳局部受载的早期的版本。但是，以上给出的适当的分析适当地解释了现有的影响。

NM4-400二次连接的吊耳设计

吊耳可能是通过二次连接而附在结构上的。建议这种附属构件的剪切荷载应根据二次连接中许可剪切强度是200psi来进行设计。二次连接的附属构件不

应针对于直线拉伸来设计。这种荷载易于使覆盖层的加强区域剥落。建议径向荷载，例如由偏心弯矩引起的径向荷载，不超过50lb 每英寸（线性拉伸）。如果周边拉伸荷载超过50lb/in.，就选用B 型吊耳。这些荷载垂直于覆盖层沿着吊耳周边的那部分或者实际受拉伸荷载的夹子周边的那部分。如图NM4-2A ，NM4-2B 和NM4-5所示.

吊耳偏心受载，导致容器壁受局部力矩的作用。吊耳的最小高度计算如下： 1/20min 26[]L a k

D WeM h NS t = (1) 然后吊耳必须校核剪应力。二次连接需要的最小覆盖面积为

/200r A W N =

其中r A ，单位：平方英寸，是二次连接中附在吊耳或者壳上的覆盖层的最

小面积。如果吊耳的尺寸必须要增大很多才能提供足够的高度来减小力矩反力或者为二次连接覆盖层的粘接提供足够的面积的话，应当考虑增加吊耳数或采用不同的吊耳类型和粘接层。吊耳的反力计算公式如下：

0A M =

max 2(

)()023W h h Fe -= 23,/.max Fe W lb in h

= 0H F =

max ,2

W h p lb = 上卷拉力

/,m T PR w lb =

22

i k m D t R += 11/,T h t psi σ=

容器壁的剪应力

/,w k P t w psi τ=

容器壁的局部弯矩

21/4223(1)[]m k

R t -νβ= 假设0.3ν=

1/211.28/(),.m k R t in -β=