SW6研讨班讲义.ppt

sw6 1998v3 1使用说明与工程设计中若干问题的讨论 秦叔经全国化工设备设计技术中心站上海延安西路376弄22号10楼tel 021 32140016 021 32140342 820fax 021 62489867email tcedmci sw6 website 软件使用的一些基本技巧每个设备程序保存输入数据的文件名都有固定的后缀 程序与后缀名的对应关系见 用户手册 p 3 在word中形成计算书时 有时会出现字体很小的情况 应在 工具 选项 对话框中点击 web选项 按钮 然后在打开的对话框中 将 取消下述软件不支持的功能 选择框的钩去掉 1 极少数计算机在插上加密块的情况下 程序会提示找不到加密块 解决办法 卸去杀毒软件 对单机版 或防火墙 对网络版 2 网络版有时运行感觉很慢 解决办法 卸去防火墙 点击 出计算书 按钮后 如word已打开 但提示 word无法打开文档 doc1 这是word本身的问题 解决办法 删除文件normal dot 打开word 然后关闭 使生成一新的normal dot 用户可自定义封面格式 只需修改dot目录下的文件cover rtf即可 但用户增加的内容程序不会自动填写 为了使用用户材料数据库管理程序 需在 控制面板 显示 中将字体设置成 小字体 或 正常字体 在word中可用菜单命令 插入 文件 将两份计算书拼接 有色金属的b值曲线和其它性能数据铜和铜合金的b值曲线参照asmeii d t2 t3 图nfc 1 纯铜 h68a hsn70 1 hal77 2 bfe30 1 1 bfe10 1 1 图nfc 3 铜合金 铝和钛的b值曲线参照jb4734 2002和jb4745 2002 可到我站网页上下载补丁 铝和钛的线胀系数 弹性模量和其它强度数据同样参照jb4734 2002和jb4745 2002 铜和铜合金的参照gb151 用户材料数据库的建立当一种材料需要两种以上的强度数据时 应将同一材料名对应的每一种强度数据当作为一种独立材料名对应的数据 在输入强度数据时 要注意温度范围与最低使用温度和最高使用温度相对应 在增添了一种新材料数据或修改了某一个材料的数据后 应点击 更新 按钮以使数据存盘 关于试验压力和钢板负偏差的取值试验压力 液压试验 气压试验 在筒体单独计算时 程序仅取筒体材料的许用应力比值 在设备计算时 程序会比较所有需计算零部件的许用应力比值 选取最小值用来计算试验压力 建议用户自行确定后试验压力值后输入 在标准gb150 1998中对外压容器的试验压力有如下的规定 液压试验 pt 1 25p气压试验 pt 1 15p带夹套的容器 当夹套内压力为正时 其内筒即为外压容器 在标准gb6654 1996中规定所有的容器钢板 即在牌号后带 r 的钢板 其负偏差值一律为0 25mm 故在sw6 98中 所有容器钢板的负偏差均取0 工程设计方法与结构的安全性 关于受外压筒体和变径段的壁厚计算锥壳与筒体连接处不作为支撑线时 见图b 按l和各自的直径 壁厚进行校核 且锥壳厚度应不小于与之连接的筒体厚度 a b 锥壳与筒体连接处作为支撑线时 见图a 按gb150中7 2 5 2节计算锥壳厚度 并校核与大 小端筒体连接处的刚度是否足够 1 大 小端连接处都不作为支撑线 计算长度l 900 1000 800 2700mm分别计算大端筒体 锥壳 小端筒体的厚度 锥壳的最终厚度取三者中大值 2 小端连接处作为支撑线 计算长度l 900 1000 1900mm分别计算大端筒体 锥壳的厚度 锥壳的最终厚度取两者中大值 3 大 小端连接处都作为支撑线以1000mm作为锥壳长度 对锥壳单独计算其所需要的厚度 同一个结构可用不同的模型进行计算 从而得到不同的结果 开孔补强开孔处壳体焊缝系数的选取 1 开孔不在焊缝上 或壳体本身焊缝系数为1 则开孔处壳体焊缝系数取1 2 开孔在焊缝上 壳体本身焊缝系数为0 85 虽然 开孔处壳体焊缝需100 探伤 但如评片级别为3级 则焊缝系数仍应取0 85 开孔补强计算时所用的有效厚度没有考虑制造减薄量 切向接管补强计算的限制对于长圆形开孔 gb150规定长 短轴之比不得大于2 0 在hg20582中有同样的规定 sw6 98中开孔补强的计算方法 筒体或封头上的径向开孔接管且满足gb150的开孔直径要求 采用gb150的等面积法计算筒体或封头上的非径向开孔接管且满足gb150的开孔直径要求 采用hg20582的 非径向接管的开孔补强计算 一节中的等面积法计算筒体或封头上的径向开孔接管如超出gb150的开孔直径范围 但d di不大于0 8时 采用hg20582的压力面积法计算 在gb150和hg20582两个标准中补强计算方法中的差异 需补强的面积公式两者形式相同 gb150的计算公式 hg20582的计算公式 除去由于焊缝削弱而增加的面积 注 在gb150中 计算 时 焊缝系数可小于1 0 在hg20582中规定 计算 时 焊缝系数取1 0 按hg20582 当需进行联合补强时 筒体上不同方向两个开孔 补强计算结果的差异 满足单孔补强后 还需增加的厚度 椭圆封头在靠近边缘处的开孔补强计算当开孔接管全部在0 8di范围内时的计算厚度 对于标准椭圆封头 k1 0 9当开孔接管全部在0 8di范围外时的计算厚度 对于标准椭圆封头 k 1 0 以上算法是基于椭圆封头边缘的周向受压和第一强度理论 但通过有限元分析可以得到结论 当以第三强度理论为设计基础时 该算法确实是合理的 见算例 总体薄膜应力强度 si 177 87 较大开孔和大开孔的补强计算对于筒体上的开孔 在直径较大时 如d di 0 35 建议结构设计使等面积法或压力面积法的计算结果有一定的余量 平盖的补强计算1 平盖上开孔可用两种方法进行计算 整体补强法和等面积法 2 标准法兰盖上开孔后 需进行法兰盖厚度校核和开孔补强计算 关于不需另行补强的开孔凡不符合gb150 1998中8 3节条件的都需考虑补强及进行补强计算 特别需注意表8 1的条件 表1按gb150 1998等面积法与有限元分析的计算结果对比 gb150中nb 3 0 表2按asmeviii 1等面积法与有限元分析的计算结果对比 asmeviii 1中nb 4 0 标准容器法兰选用举例 法兰材料 锻件20钢 设计温度 250如选用压力等级为0 25mpa的甲型平焊法兰 则该法兰的最大许用工作压力为0 17mpa 标准容器法兰的公称压力是以板材16mnr在常温下的强度为依据而制定 关于法兰选用和设计计算标准容器法兰的最大允许工作压力应按jb t4700的表6和表7确定 当法兰设计压力为负 但又受到外力或外力矩时 程序将根据计算压力为正还是负来对法兰进行计算 减薄高颈法兰颈部大端的厚度g1 可降低小端的轴向弯曲应力 h 注 系数f相当于小端处轴向弯曲应力与大端处轴向弯曲应力之比 即f 1表示小端处轴向弯曲应力较大 用于法兰计算的waters法是一个强度计算方法 而法兰的失效主要是刚度不够而引起的泄漏 故法兰计算的强度条件为 浮头法兰厚度计算 或 1 取上两式中之大值 操作工况下 结论 式 1 得到的厚度不是计算厚度 只能用于检验假定厚度 f 是否合格 当操作工况起主要作用时 1 浮头法兰受内压作用时 封头薄膜力的水平分力对法兰环作用的扭矩一般不可能大于其它几个力对法兰环所作用的扭矩之和 因此 封头焊入深度应尽可能取较小的值 以使封头薄膜力的水平分力对法兰截面形心作用的力臂有较大值 2 浮头法兰受外压作用时 一般来说 封头薄膜力的水平分力对法兰环将起主要作用 封头焊入深度的值不宜取得太小 当预紧工况起主要作用时 封头焊入深度对法兰厚度没有影响 sw6 98v3 1中关于浮头法兰的设计计算方法输入封头焊入深度l和浮头法兰厚度 程序进行强度校核 由程序用优化计算的方法设计封头焊入深度l和浮头法兰厚度 f 设计人员还应进行圆整后再次校核 当仅输入封头焊入深度l 则程序所算出的浮头法兰厚度 f并不能保证满足强度要求 建议封头焊入深度l和浮头法兰厚度 f都不输入 而由程序给出优化计算结果后 再进行调整 关于壳体上安放接管时的局部应力计算对于筒体上安放接管的结构 如按hg20582 即wrc107 计算 将只计算筒体的强度 如按wrc297计算 则还计算和校核接管根部的强度 理论上要求按hg20582计算时 接管应具有较大的刚度 外力作用点的说明如下 凡需输入接管伸出长度时 力和力矩的作用点均为接管法兰密封面不需输入接管伸出长度时 力和力矩的作用点为附件与壳体的连接处 即壳体的外表面 球壳上安放接管或实心附件的局部应力计算时 由于图表的关系 结构参数会受到限制 见hg20582的图27 3到图27 22 如计算径向载荷p通过接管对球壳引起的应力时 当时 而当时 hg20582和wrc297的计算方法是基于薄壳理论 没有考虑应力集中的影响 在外加载荷和其它条件都不变的条件下 接管或实心附件的截面越大 所算得的局部应力值越小 例 无法进行插值 强度条件中对一次加二次应力的限制条件在使用时需慎重 当应力由持久机械载荷引起时 限制条件应为1 5 t如管道仅受重力作用时 管道对容器作用的力和力矩 容器支座对容器作用的力 当应力由非持久的机械载荷引起时 限制条件可为1 8 t管道受重力和地震或风力同时作用时 管道对容器作用的力和力矩 容器上吊耳对容器作用的力 当机械载荷 温差载荷和其它位移载荷联合作用 且所给出的是位移边界条件时 限制条件可为3 0 t如管道受重力 温差 端点位移同时作用的工况 且在进行管道应力分析时考虑了容器壁的柔度 即使已知管道力是由温差载荷和其它位移载荷联合作用 如在局部应力计算时 给定条件为管道力 则管道推力所产生的应力需按一次应力限制 即对弯曲应力限制条件也为1 5 t 当不考虑容器壁的具有的柔度时 管道作用与容器壁的推力为 f t e a 与管道长度无关 当容器壁发生塑性流动后 沿管道轴线方向所需吸收的变形为 l t 与管道长度成正比 在温度为t1时进行装配 然后 将直杆a降温到t2 杆b的温度不变 不考虑杆b的变形 将杆b看成是完全刚性的 这时计算杆a中的应力有 按杆a和杆b的变形协调计算杆a和杆b中的应力 弹性状态 二次应力 一次应力 二次应力 二次应力 容器 当任意一根杆屈服后 两杆间的实际作用力为 对于位移边界条件的模型 限制条件为应变 而非应力 对于为满足变形协调而在两个构件中产生的应力 可以按二次应力进行强度评定的条件 f a 2 2 s2 在换热器上安装标准膨胀节时 该标准膨胀节也需校核 除非能确保该膨胀节的实际膨胀量小于标准中所规定的允许最大膨胀量 当程序设计管板厚度时 如出现管子或壳体轴向力不合格 程序会自动选用合适的标准膨胀节 不锈钢膨胀节的材料按gb16749为0cr19ni9 需用户在计算膨胀节前自行修改 固定管板换热器的计算用sw6 98计算时 建议先计算管板 再计算膨胀节 以利用程序所算出的膨胀节所受的轴向力 在最新的版本中 程序允许用户直接输入膨胀节的刚度以进行管板计算 固定管板换热器设计中 影响管板 管子和壳体应力的因素1 管 壳程温差大于50 需考虑安装膨胀节 的原则不一定正确 应通过计算确定 在设置膨胀节以后 有可能使得管板应力或管板法兰部分的应力反而增大 特别在管程压力单独作用的情况下 2 在可能的条件下 应尽量通过计算或实测获得壳体和换热管的金属温度 这两个温度值对换热管应力校核有很大影响 当程序设计管板厚度时 如布管数很少 则计算出的管板厚度有可能是由条件k 1决定的 关于管板计算中的系数g1 当m 0时 取g1e和g1i中大值 g1e按以下公式计算 当m 1时 g1i值按解析式计算得到 在计算管板应力时 程序采用筒体有效厚度 对于k 1的情况 新增了按jb4732的解析法进行计算的模块 新增加的固定管板计算模块还可按解析方法对以下结构进行计算 1 gb151中给出的b e型管板 2 贴面焊薄管板 3 平齐焊薄管板 说明 1 对于k 1的情况 该新增模块也可按jb4732的解析法对b e型管板进行计算 但在屏幕结果显示中将提示用户选gb151的方法进行计算 2 薄管板结构不能用膨胀节 新增加的固定管板计算模块价格为 单机版 3000元网络版 5000元购买方式 1 下载sw6订购单并填妥 在备注中注明为购买k 1的固定管板换热器计算模块 2 汇款后将订购单和收据复印件寄我站 3 我站收到汇款和订购单后 将软件光盘寄出 卧式容器的计算在jb4731 xxxx中将考虑集中载荷和地震载荷的作用 但在新标准颁布以前 sw6 98对这两种载荷作用时的计算结果只能作为参考 由于地震载荷所产生的倾复力矩的作用 需校核鞍座腹板和筋板组合截面的弯曲应力 该组合截面的抗弯模量可以直接输入 也可通过选择标准按座型号后由程序计算得到 对于存在集中载荷的情况 最大轴向弯矩可能出现在鞍座截面 集中载荷作用处和弯矩方程的导数为0处 需对这三处进行轴向应力校核 各个危险截面的轴向应力计算时 考虑了操作压力为正压和负压 与操作工况 停车工况 水压试验等工况组合而可能出现的最危险情况 例如 压力为正压时 1 跨中截面底部的 2和鞍座截面上部的 3为弯曲正应力与压力产生的应力叠加 2 跨中截面上部的 1和鞍座截面底部的 4只考虑弯曲应力 因该两处的弯曲应力为负 塔器的计算塔器自振周期对风载和地震载荷的影响 塔器自振周期越大 所受到的风弯矩越大 但地震载荷所产生的弯矩正好相反 在进行自振周期计算时 程序是按jb4710 92附录a的内容进行振型分析 然后按第一 第二 第三振型计算地震弯矩 再进行几何叠加得到最终计算用的弯矩 塔器程序现可对基础环板和地脚螺栓的直径 个数进行设计 地脚螺栓的直径和基础环板的内