倒置耳座

某項(xiàng)目中，梁的位置和操作要求，需要耳座盡可能往上移動，在得知即使常規(guī)耳座再往上移也達(dá)不到配管要求時(shí)，竟然要求設(shè)備做個(gè)倒置的耳座放置在結(jié)構(gòu)上。

耳座如下圖所示：

設(shè)備只能悲催的計(jì)算這個(gè)耳座，可能需要應(yīng)力分析。

常規(guī)耳座設(shè)計(jì)

為了提高耳座的整體性，設(shè)計(jì)成了剛性環(huán)耳座。按照常規(guī)的剛性耳座，設(shè)備是沒有問題的。不過耳座倒過來應(yīng)該如何計(jì)算呢？

常規(guī)的剛性環(huán)耳座計(jì)算主要分為兩部分，剛性環(huán)和筋板的計(jì)算。

剛性環(huán)耳座計(jì)算

帶剛性環(huán)的耳式支座計(jì)算疑問

1. 上下環(huán)板計(jì)算

其中剛性環(huán)耳座的上下環(huán)板計(jì)算的難點(diǎn)主要是如何獲得剛性環(huán)耳座支承處的等效反力。此等效反力需要根據(jù)風(fēng)和地震，水壓和操作綜合得出。

得到反力后，再根據(jù)規(guī)范的流程計(jì)算。從常規(guī)計(jì)算可以看出，不管風(fēng)還是地震對于耳座來說都折算成了正壓力來校核。這對我們的邊界條件設(shè)置是有啟發(fā)作用的。

2. 筋板的計(jì)算

主要是校核筋板的壓應(yīng)力是否足夠。

最大壓縮應(yīng)力和許用壓縮應(yīng)力比較。

經(jīng)過合算，此剛性環(huán)妥妥安全。

工程師思維

如果設(shè)備需要進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。那么是不是拿到模型就開始算呢？

有一部分分析設(shè)計(jì)人員有如下特點(diǎn)：

拿到圖就建模，就是快；

建模特別詳細(xì)，事無巨細(xì)全部考慮；

喜歡整體建模，所有的全部建上，不管對結(jié)果有沒有影響；

網(wǎng)格劃的特細(xì)致，榨干電腦最后一滴內(nèi)存；

不知道常規(guī)如何計(jì)算，有何假設(shè)，邊界條件望文生義；

算出來不合格，不知如何調(diào)整，只知道加厚；

能得到云圖就寫報(bào)告，根本不知道對不對。

壓力容器工程師是怎么考慮的呢？

工程師會在計(jì)算之前就預(yù)先估計(jì)一下計(jì)算結(jié)果，不應(yīng)該像無頭蒼蠅一樣，是什么結(jié)構(gòu)就按照什么結(jié)構(gòu)計(jì)算。

如果經(jīng)過估計(jì)，結(jié)果基本不合格，那么就不用分析建模了，先想一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行計(jì)算。

我們不妨用壓力容器工程師思維考慮一下這個(gè)模型：

倒置剛性環(huán)和正放的剛性環(huán)，其主要區(qū)別是什么呢？

1. 對于上下環(huán)板來說，計(jì)算是一樣的。因?yàn)橹饕瓷舷颅h(huán)板和筒體的組合慣性矩。

2. 對于筋板來說，筋板由正向受壓變成倒置受拉，受力狀況受到改善。所以筋板比原先更安全。

3. 對于大環(huán)板來說，需要放置在承臺上，所以在最薄弱的地方會出現(xiàn)在筋板邊緣處，如下圖。
   

簡單核算一下此截面的剪切力：

剪切力=W/（PI*D*t），

其中W=設(shè)備重，D=危險(xiǎn)截面直徑，t=為大環(huán)板的厚度

計(jì)算發(fā)現(xiàn)是，剪切力校核不合格。

再核算一下此截面的彎矩

當(dāng)做一個(gè)懸臂梁計(jì)算，發(fā)現(xiàn)彎曲正應(yīng)力不合格。

也就是說此危險(xiǎn)截面果真危險(xiǎn)，誠不我欺。

所以需要做個(gè)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)化的結(jié)構(gòu)

既然我們知道了危險(xiǎn)截面，那么如何修改結(jié)構(gòu)呢？

很顯然是在上部再加筋板，提高危險(xiǎn)截面的抗彎模量和剪切面積。

經(jīng)過手動核算危險(xiǎn)截面的慣性矩和剪切應(yīng)力，獲得了比較好的結(jié)果，終于可以建模分析了。

建模分析

經(jīng)過分析模型，其設(shè)備筋板為12塊，所以為了減少計(jì)算，建立1/12的模型。

其耳座細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)如下：

其邊界條件如下：

1. 查詢模型的體積，將設(shè)備實(shí)際重量（重量按照常規(guī)計(jì)算的底板反力/12，相當(dāng)于已經(jīng)考慮了風(fēng)和地震對耳座的影響）折算等效密度，施加重力加速度，方向垂直向上。

2. 在對稱邊界施加對稱約束

3. 在支座與承臺處設(shè)置垂直位移為0

4. 施加內(nèi)壓以及液柱靜壓力，液柱靜壓力可以等效設(shè)備的液體重量。

到結(jié)果后最終評判是否可行。

應(yīng)力值比較低，所以耳座是安全的。

你相信自己的結(jié)果嗎

那么如何判斷載荷施加是否正確呢？

個(gè)人經(jīng)驗(yàn)是，提取支反力，看是否和預(yù)想的一致，在后處理模塊中的list results中，查詢Z方向的支反力，得到為1.734噸。

按照12等分，其設(shè)備介質(zhì)加自重應(yīng)該等于1.734*12=20.8噸。

查詢設(shè)備重量，剛好等于預(yù)想的重量。

根據(jù)前面的猜測，由于其最大應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)該在危險(xiǎn)截面。結(jié)果符合前面的分析。

所以說，設(shè)備載荷施加是對的，結(jié)果是可信的。

歡迎關(guān)注信息：VCAD001， 一個(gè)壓力容器人的自我修養(yǎng)。