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卧式容器强度计算一、主要参数设计压力P0.6MPa计算压力Pc0.6MPa圆筒材料封头材料鞍座材料圆筒材料常温许用应力[σ]170MPa封头材料常温许用应力[σ]h113MPa圆筒材料设计温度下许用应力[σ]t170MPa圆筒内直径Di3800mm圆筒平均半径Ra1908mm圆筒名义厚度δn16mm圆筒有效厚度δe14mm封头名义厚度δhn20mm封头有效厚度δhe18mm鞍座垫板名义厚度δrn0mm鞍座垫板有效厚度δre0mm封头材料在设计温度下的许用应力[σ]tn113MPa鞍座材料许用应力[σ]sa140MPa圆筒材料常温屈服强度ReL345MPa圆筒材料常温弹性模量E5MPa圆筒材料设计温度下弹性模量E’5MPa圆筒材料密度γs7.85E-06kg/mm3封头材料密度γh5kg/mm3操作时物料密度γ06.21E-07kg/mm3物料充装系数φ00.85液压试验介质密度γT0.000001kg/mm3鞍座腹板名义厚度b05mm两封头切线间距离L11900mm圆筒长度Lc11900mm封头曲面深度hi950mm鞍座轴向宽度b450mm鞍座包角θ120（°）鞍座底板中心至封头切线距离A950mm焊接接头系数φ1设计温度60℃试验压力PT0.75MPa二、支座反力计算筒体质量m117918.2kg单个封头质量m22483.45kg附件质量m32496kg封头容积VH7.183E+09mm3容器容积V1.493E+11mm3容器内充液质量m4：（1）操作时m4=78821.2kg（2）液压或气压试验时m’4=149325kg隔热层质量m50kg总质量m（1）操作时m=104202kg（2）压力试验m’=174706kg支座反力F（1）操作时F’=511217N（2）压力试验F”=857108.2N（3）F=max（F’，F”）=857108.2N三、圆筒轴向弯矩计算圆筒中间处横截面上的弯矩M1，MT1（1）操作时M1=942054981Nmm(2)压力试验MT1=1.579E+09Nmm支座处横截面上弯矩M2,MT2（1）操作时M2=-28609414Nmm(2)压力试验MT2=-47966683Nmm四、圆筒轴向应力计算系数K1、K2由Ra/2=954mmA=950mmθ=120（°）查表7-1得K1=1K2=1操作状态（1）σ1=35.0MPa（2）σ2=46.77MPa（3）σ3=40.95MPa（4）σ4=40.71MPa水压实验状态充满水末加压状态（1）σT1=-9.869MPa（2）σT3=0.2996MPa加压状态（1）σT2=60.97MPa（1）σT4=35.57MPa应力校核一、许用压缩应力［σ］ac⑴A=0.0006926（根据圆筒材料，按GB150求B值）⑵操作时B=90.68MPa圆筒材料设计温度下许用应力[σ]t170MPa［σ］tac=min（[σt]，B）=90.68MPa⑶充满水末加压状态B0=90.68MPa0.9×ReL=310.5［σ］0ac=min（0.9×ReL，B0）=90.68MPa二、操作状态max（σ1，σ2，σ3，σ4）=46.77MPamin（σ1，σ2，σ3，σ4）=35.00MPa|min（σ1，σ2，σ3，σ4）|=35.00MPaφ[σ]t=170MPa操作状态下应力校核条件：max（σ1，σ2，σ3，σ4）≤φ[σ]t|min（σ1，σ2，σ3，σ4）|≤［σ］tac圆筒轴向应力校核合格三、充满水未加压状态min（σT1，σT3）=-9.87MPa|min（σT1，σT3|=9.87MPa充满水未加压状态下应力校核条件：|min（σT1，σT3|≤［σ］0ac圆筒轴向应力校核合格四、加压状态max（σT2，σT4）=60.97MPa0.9φReL=310.5MPa加压状态下应力校核条件：max（σT2，σT4）≤0.9φReL圆筒轴向应力校核合格五、切向剪应力计算系数K3、K4由Ra/2=954mmA=θ=查表7-2得K3=0.879904K4=0.401056（1）A＞Ra/2时τ=-4.07MPa（1）A≤Ra/2时筒体中：τ=28.23MPa封头中：τh=10.009MPa应力校核0.8[σ]t=136MPa（1）筒体应力校核条件：τ≤0.8[σ]t圆筒轴向应力校核合格（2）封头椭圆形查GB150得形状系数K=1σh=63.3MPa碟形球面部分半径Rh=5mm查GB150得形状系数M=2σh=0.1666667MPa半球形σh=31.666667MPa椭圆形：1.25[σ]t-σh=149.16667MPa碟形：1.25[σ]t-σh=212.33333MPa半球形：1.25[σ]t-σh=180.83333MPa封头应力校核条件：τh≤1.25[σ]t-σh椭圆形封头应力校核合格碟形封头应力校核合格半球形封头应力校核合格六、鞍座处圆筒周向应力计算Ⅰ、无加强圈圆筒（1）系数K5，K6由θ=A/Ra=0.4979036查表7-3得K5=0.760258K6=0.1365（2）圆筒的有效厚度b2=722.6mm(3)无垫板或垫板不起加强作用①在横截面最低点处当容器不焊在支座上时k=1，当容器焊在支座上时k=0.1k=0.1σ5=-6.442MPa②在鞍座边角处当L/Ra≥8时σ6=-916.5541MPa当L/Ra＜8时σ6=-1169.7MPa（4）垫板起加强作用时①鞍座垫板厚度δre=0mm鞍座垫板包角≥θ+12°=132（°）②横截面最低点处的周向应力σ5=-6.441549MPa③鞍座边角处的周向应力当L/Ra≥8时σ6=-916.5541MPa当L/Ra＜8时σ6=-1169.666MPa④鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力由鞍座包角θ+12°=132（°）查表7-3得系数K6=0.0132129当L/Ra≥8时σ'6=-107.9MPa当L/Ra＜8时σ'6=-132.4MPa应力校核(1)无垫板或垫板不起加强作用情况下①在横截面最低点处的应力校核条件：|σ5|≤[σ]t|σ5|=6.4415489MPa应力校核合格②在鞍座边角处当L/Ra≥8时|σ6|=916.55409MPa当L/Ra＜8时|σ6|=1169.6661.25[σ]t=212.5MPa在鞍座边角处的应力校核条件：|σ6|≤1.25[σ]t当L/Ra≥8时应力校核不合格当L/Ra＜8时应力校核不合格(2)垫板起加强作用情况下①在横截面最低点处的周向应力|σ5|=6.4415489MPa在横截面最低点处的周向应力校核条件：|σ5|≤[σ]t应力校核合格②在鞍座边角处周向应力当L/Ra≥8时|σ6|=916.55409MPa当L/Ra＜8时|σ6|=1169.666MPa在鞍座边角处周向应力校核条件：|σ6|≤1.25[σ]t当L/Ra≥8时应力校核不合格当L/Ra＜8时应力校核不合格③鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力当L/Ra≥8时|σ'6|=107.85215MPa当L/Ra＜8时|σ'6|=132.35283MPa鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力校核条件|σ'6|≤1.25[σ]t当L/Ra≥8时应力校核合格当L/Ra＜8时应力校核合格Ⅱ、有加强圈圆筒⑴加强圈参数材料e=45mmd=10mm加强圈数量n=10个组合截面总面积A0=5mm2组合截面总惯性矩I0=12mm4设计温度下许用应力[σ]rt=500MPa⑵加强圈结构参照图7-8，图7-9选用由θ=及加强圈位置查表7-4得C4=5C5=9K7=8K8=8⑶加强圈位于鞍座平面上①在鞍座边角处圆筒内表面或外表面的周向应力σ7=2.453E+11MPa②在鞍座边角处加强圈内缘或外缘表面的周向应力σ8=9.812E+10MPa应力校核1.25[σ]rt=625MPa|σ7|=2.453E+11MPa|σ8|=9.812E+10MPa应力校核条件为：|σ7|≤1.25[σ]t应力校核不合格|σ8|≤1.25[σ]rt应力校核不合格（4）加强圈靠近鞍座由θ=及加强圈位置查表7-4得C4=5C5=9K7=8K8=8①横截面最低点周向应力无垫板时（或垫板不起加强作用）：σ5=-6.441549MPa|σ5|=6.4415489MPa应力校核应力校核条件为：|σ5|≤[σ]t应力校核合格采用垫板时（垫板起加强作用）：σ5=-6.441549MPa|σ5|=6.4415489MPa应力校核应力校核条件为：|σ5|≤[σ]t应力校核合格②在横截面上靠近水平中心线的圆筒的周向应力σ7=2.453E+11MPa|σ7|=2.453E+11MPa应力校核应力校核条件为：|σ7|≤1.25[σ]t应力校核不合格③在横截面上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘或外缘的周向应力σ8=4.415E+11MPa|σ8|=4.415E+11MPa应力校核应力校核条件为：|σ8|≤1.25[σ]rt应力校核不合格④鞍座边角处的周向应力K6按表7-3中A/Ra≤0.5情况查取，K6=2MPa无垫板时或垫板不起加强作用：当L/Ra≥8时σ6=-13140.19MPa|σ6|=13140.185MPa应力校核应力校核条件为：|σ6|≤1.25[σ]t应力校核不合格当L/Ra＜8时σ6=-235607.6MPa|σ6|=235607.61MPa应力校核应力校核条件为：|σ6|≤1.25[σ]t应力校核不合格垫板起加强作用：当L/Ra≥8时σ6=-183687.2MPa|σ6|=183687.23MPa应力校核应力校核条件为：|σ6|≤1.25[σ]t应力校核不合格当L/Ra＜8时σ6=-235607.6MPa|σ6|=235607.61MPa应力校核应力校核条件为：|σ6|≤1.25[σ]t应力校核不合格七、鞍座应力计算（1）水平分力由包角θ=查表7-5得：K9=0.203522Fs=K9F=174440N（2）腹板水平拉应力①计算高度Hs1/3Ra=636mm鞍座实际高度H=254mmHs=min（H，1/3Ra）254mm②鞍座腹板厚度b0=25mm鞍座垫板实际宽度b4=0mm③圆筒有效宽度b2=b+1.56（Raδn）1/2=722.6mm④鞍座垫板有效宽度br=b2=24261.84mm⑤无垫板或垫板不起加强作用σ9=27.4709MPa2/3[σ]sa=93.333333MPa应力校核应力校核条件为：σ9≤2/3[σ]sa应力校核合格⑥垫板起加强作用σ9=27.470926MPa应力校核应力校核条件为：σ9≤2/3[σ]sa应力校核合格（3）腹板与筋板组合截面轴向弯曲应力由地震引起的支座轴向弯曲强度计算①基本参数圆筒中心至基础表面距离Hv=2170mm鞍座高度H=254mm腹板与筋板（小端）组合截面积Asa=105180mm2腹板与筋板（小端）组合截面积Zr=3890000mm2地震烈度及设计基本地震加速度α1=0.23995m/s2②轴向地震力FEV水平地震力FEV=α1mg=245333N当FEV≤mgf时：σsa=-13.38MPaK0[σ]sa=168MPa应力校核应力校核条件为：σsa≤K0[σ]sa应力校核合格当FEV＞mgf时：σsa=-12.9909MPa应力校核应力校核条件为：σsa≤K0[σ]sa应力校核合格（4）筒体温差引起的支座腹板与筋板组合截面内的压应力σtsa=-14.87MPa应力校核应力校核条件为：σtsa≤[σ]sa应力校核合格(5）地震引起的地脚螺栓应力①倾覆力矩MEV0-0=532372257MPa②拉应力n=2l1=2500mmd=31.655mmAbt=787mm2σbt=135MPa应力校核应力校核条件为：取[σbt]=147MPaK0[σbt]=176.4MPaσbt≤K0[σbt]应力校核合格③剪应力n'=4τbt=77.9MPa0.8[σbt]=118MPa应力校核应力校核条件为：τbt≤0.8[σbt]应力校核合格（根据圆筒材料，按GB150求B值）|min（σ1，σ2，σ3，σ4）|≤［σ］ta