法兰顶尖承载能力有限元分析
有限元分析-最新法兰算例
题目： 成都石化设计院用于某容器上的带增强法兰的球封头，结构尺寸如图， 工作载荷为内压0.8Mpa,螺栓载荷为535574N,材料为 20R。请按照分析设计的要求分析该结构在上述工况下操作时的各类应力并进行强度校核。 带增强法兰的球封头 载荷分析 1. 用户数据 根据设计图，计算基础数据如下: 2. 结构参数 以下所有厚度均为有效厚度，长度单位：mm
中心接管参数 图1:带增强法兰的椭圆封头-中心接管参数示意图 封头参数 法兰参数
图3: 带增强法兰的椭圆封头-法兰参数示意图 外直径di 960 内直径d2 780 厚度t 66 螺栓数目 24 螺栓中心圆直径d3 915 螺栓孔直径d4 27 垫片内直径d5 800 垫片外直径d6 866 倒角内半径r1 40 倒角外半径r2 15 材料参数 部位 材料 弹性模量 (MPa) 泊松比 比重 (g/cm ) S m (MPa) t 接管 碳素钢锻件 20 190200 0.3 7.84 3 124.6 封头 碳素钢钢板 20R 194600 0.3 7.824 144.2 法兰 碳素钢钢板 20R 190200 0.3 7.84 114.6 载荷条件 内压(MPa) 0.8 螺栓力(N) 535574 二、结构分析 根据法兰结构特点，应进行带增强法兰的椭圆封头的应力分析, 建立力学模型如下： (1) 力学模型
根据带增强法兰的椭圆封头的结构特点和载荷特性，采用了三维力学模型。 图4:带增强法兰的椭圆封头网格图 (2) 边界条件 位移边界条件
节.口总0 0091000 Q00H?n o.ooMon 000(40)0 OCCrHJO O 0EEt44m fl OOa+DM 血伽 OCOeHnO QQQe^W enorHnn novtdoo ■3 00a4?M flOCtHHO OOO H WD QCXnflM OEUrtffiE OCfia^? OoOc^P OOXIJO OOQHOKi aflOrtujo OKftOOO OO^tOOO OIMb^W □ (Kr-KTO 0￡Xfe4QO O S0k*lflJD owxwo 0Kr*?C OQC^nKX B OWHODC QUlXlJO OOCc*{M0 DIHrtOOCi 00^*000 ojnrxin DDOr'HKEI □OC HT KI JO Offl>*aoO 图5:带增强法兰的椭圆封头X方向约束 OnOHOQO^H :-■: I —111 -厂-'I「P I? OOQr^nol □ OLf "J：D OD lr*JDO J OOTtafOOO^- □OOMKKI o込希io PQDZJQ DJO .f*JJO 磁砒 one*aoD OXrtWO otr* 曲io OOCmJjO 图6:带增强法兰的椭圆封头丫方向约束JdJ K U节貞血 ? OOte+COG 0GOHWB tl tJ>+€rt) dOOd-HNO OCCHOff) 力如姻 OCOtrHMO 0EDe4?D 皿 咄M OOQKXn UDOHWO 皿畑 QCQl^QQ OLUrtWO QOOa^nO 0 00*4000 CiCbrHMO QQDrKm OCOa-iOn OOfriMW
极限状态承载力计算
极限状态承载力计算 1）和载效应组合计算 承载能力极限状态组合（基本组合）： 00(1.2 1.4) 1.0(1.210.35 1.413.20)30.90()d Gk Qk M M M kN m γγ=+=-??+?=-? 00(1.2 1.4) 1.0(1.215.20 1.438.83)72.60()d Gk Qk V M M kN γγ=+=??+?= 作用短期效应组合（不计冲击力）： 0.710.350.713.2019.59()sd Gk Qk M M M kN m =+=+?=? 作用长期效应组合（不计冲击力）： 0.710.350.513.2016.95()ld Gk Qk M M M kN m =+=+?=? 承载能力极限状态组合（偶然组合，不同时组合汽车竖向力）： 10.3588.5898.93()d Gk ck M M M kN m =+=+=? 2）正截面抗弯承载力 ①基本组合 对于矩形截面其正截面抗弯承载能力应符合《公预规》式（5.2.1-1）规定： 00()2 ud cd x M f bx h γ≤- sd s cd f A f bx = 受压区高度应符合0b x h ξ≤，查看《公预规》表5.2.1得0.56b ξ=。设0223h mm =可得到： 020*******.90 =0.2230.22322.41000 6.27()121.5ud cd b M x h h f b mm h mm γξ=-- ?-- ?=<= 2s 1000 6.2722.4 502()280 A mm ??= = 其中1000b mm =，0217h mm =，33s a mm =，22.4cd f MPa =，280cd f MPa =。 实际每延米板配10束2根12φ，则222262502s A mm mm =>，满足要求。 ②偶然组合 对于矩形截面其正截面抗弯承载能力应符合《公预规》式（5.2.1-1）规定：
承载力极限值、标准值、特征值与设计值的区别
单桩极限承载力标准值、承载力设计值、特征值单桩承载力设计值：=单桩极限承载力标准值/ 抗力分项系数（一般1.65左右）单桩承载力特征值：=静载试验确定的单桩极限承载力标准值/ 安全系数2 94桩基规范中单桩承载力有两个：单桩极限承载力标准值和单桩承载力设计值。单桩极限承载力标准值由载荷试验（破坏试验）或按94规范估算（端阻、侧阻均取极限承载力标准值），该值除以抗力分项系数（1.65、1.7，不同桩形系数稍有差别）为单桩承载力设计值，确定桩数时荷载取设计值（荷载效应基本组合），荷载设计值一般为荷载标准值（荷载效应标准组合）的1.25倍，这样荷载放大1.25倍，承载力极限值缩小1.65倍，实际上桩安全度还是2（，为了荷载与设计值对应，引入了单桩承载力设计值，在确保桩基安全度不低于2的前提下，规定桩抗力分项系数取1.65左右。所以，单桩承载力设计值是在当时特定情况下（所有规范荷载均取设计值），人为设定的指标，并没有实际意义。 02规范中地基、桩基承载力均为特征值，该值为承载力极限值的1/2（安全度为2），对应荷载标准值。同一桩基设计，分别执行两本规范，结果应该是一样的。 单桩承载力特征值×1.25=单桩承载力设计值； 单桩承载力特征值×2=单桩承载力极限值； 单桩承载力设计值×1.6=单桩承载力极限值。 “单桩承载力设计值”与“单桩承载力特征值”是两个时代的两个单桩承载力指标，没有可比性。犹如关公和秦琼。 当代的工程师忘了“单桩承载力设计值”这个没有意义的概念吧。 承载力特征值 在地基设计里，大多采用特征值，而不是设计值或标准值。实际上，这里的，同时具备了设计值和的含义。地基承载力特征值，指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。[1]
常用法兰规格尺寸表
常用法兰规格尺寸表(国标） 发布时间：2010.07.13 新闻来源：法兰-法兰盘-法兰毛坯-弯头-三通-无缝钢管-聊城荣丰法兰制造厂浏览次数： 593 常用法兰规格尺寸表(国标） GB9119，2—88GB9119，2—88 in 法兰公称 通径 10kg=1.0MPa 公称通径 16kg=1.6MPa 法兰外 径 螺栓孔 距 螺栓直 径 螺栓孔数法兰厚度法兰外径螺栓孔距螺栓直径螺栓孔数法兰厚度 3/8 DN10 50 60 14 4 14 DN10 90 60 14 4 14 1/2 DN15 59 65 14 4 14 DN15 95 65 14 4 14 3/4 DN20 105 75 14 4 16 DN20 105 75 14 4 16 1 DN25 115 85 14 4 16 DN25 115 85 14 4 16 11/4DN32 140 100 18 4 18 DN32 140 100 18 4 18 11/2DN40 150 110 18 4 18 DN40 150 110 18 4 18 2 DN50 165 125 18 4 20 DN50 165 125 18 4 20 21/2DN65 185 145 18 4 20 DN65 185 145 18 4 20 3 DN80 200 160 18 8 20 DN80 200 160 18 8 20 31/2DN100 220 180 18 8 22 DN100 220 180 18 8 22 4 DN12 5 250 210 18 8 22 DN125 250 210 18 8 22 5 DN150 285 240 22 8 24 DN150 285 240 22 8 24 6 DN200 340 295 22 8 24 DN200 340 295 22 8 26 8 DN250 395 350 22 12 26 DN250 405 355 26 12 29 10 DN300 445 400 22 12 28 DN300 460 410 26 12 32 12 DN350 505 460 22 16 30 DN350 520 470 26 16 35 14 DN400 565 515 26 16 32 DN400 580 525 30 16 38 16 DN450 615 565 26 20 35 DN450 640 585 30 20 42 18 DN500 670 620 26 20 38 DN500 715 650 33 20 46 20 DN600 780 725 26 20 42 DN600 840 770 36 20 52
承载能力极限状态计算
一，为什么进行承载能力极限状态计算？？ 答：承载能力极限状态是已经破坏不能使用的状态。正常使用极限状态是还可以勉强使用，承载能力极限状态是根据应力达到破坏强度，为了使建筑避免出现这种状态从而进行计算，使建筑数值高于极限承载能力状态的数值。 二，承载能力极限状态计算要计算那些方面？？ 答：1作用效应组合计算；2正截面承载力的计算；3斜截面承载力计算；4扭曲截面承载力计算；5受冲击切承载力计算；6局部受压承载力计算。 三，1作用效应组合计算所用到的公式及其作用： 其效应组合表达式为： ) (2 111 00∑∑==++=n j QjK Qj C K Q Q m i GiK Gi ud S S S S γψγγγγ 跨中截面设计弯矩 M d =γG M 恒+γq M 汽+γq M 人 支点截面设计剪力 V d =γG V 恒+γG1V 汽+γG2V 人 2正截面承载力的计算所用到的公式及其作用：
（1）T形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度，应按下列三者中最小值取用。 翼缘板的平均厚度h′f =(100+130)/2=115mm ①对于简支梁为计算跨径的1/3。 b′f=L/3=19500/3=6500mm ②相邻两梁轴线间的距离。 b′f = S=1600mm ③b+2b h+12h′f，此处b为梁的腹板宽，b h为承托长度，h′f为不计承托的翼缘厚度。 b′f=b+12h′f=180+12×115=1560mm （2）判断T形截面的类型 设a s=120mm，h0=h－a s=1300－120=1180mm；
mm N M mm N h h h b f d f f f cd -?=>-?=- ??='- ''60601022501000.2779) 2 115 1180(11515608.13)2(γ 故属于第一类T 形截面。 （3）求受拉钢筋的面积A s mm h mm x x x x h x b f M f f cd d 11517.92:) 2 1180(15608.13102250) 2(:600='<=-?=?-'=解得根据方程γ 2 708728017 .9215608.13mm f x b f A sd f cd s =??= '= 满足多层钢筋骨架的叠高一般不宜超过0.15h~0.20h 的要求。 梁底混凝土净保护层取32mm ，侧混凝土净保护层取32mm ，两片焊接平面骨架间距为： ?? ?=>>=?-?-mm d mm mm 4025.1404.448.352322180 §2.2正截面抗弯承载力复核 ⑴跨中截面含筋率验算 mm a s 60.1137238) 4.188.35432(804)8.35232(6434=+?++?+= h 0=h －a s =1300－113.60=1186.40mm ???=>>=>=?== %19.0/45.0%2.0%39.340.11861807238 min 0sd td s f f bh A ρρ ⑵判断T 形截面的类型 N A f N h b f s sd f f cd 331064.202628072381072.247511515608.13?=?=>?=??=''
持久状况承载能力极限状态计算
持久状况承载能力极限状态计算 在承载能力极限状态下，预应力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破坏，下面验算这两类截面的承载力。 ① 2.4.1 正截面抗弯承载力计算 荷载基本组合表达式按《桥规》式（4.1.6-1） )(1111 00k Q Q k G n i Gi sd M M M γγγγ+=∑= 现以边梁弯矩最大的跨中截面为例进行正截面承载力计算。 1）求受压区高度x 先按第一类T 形截面梁，略去构造钢筋的影响，由式x b f A f A f f cd p pd S sd ' =+计算受压区高度x ： mm h mm b f A f A f x f f cd S sd p pd 1803.802100 4.221900 33025021260''=<=??+?= += 受压区全部位于翼缘板内，说明确实是第一类T 形截面梁。 2）正截面承载力计算 跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的布置见图2-12和图2-17，预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边的距离（a ）为 mm A f A f a A f a A f a s sd p pd s s sd p p pd 1601900 3302502126060 190033018025021260=?+???+??= ++= 所以mm a h h 184016020000=-=-= 按《公预规》式（5.2.2-3），钢筋采用钢绞线，混凝土标准强度为C50，查《公预规》表5.2.1得相对界限受压区高度4.0=b ξ。 mm h x b 73618404.00=?=≤ξ 从表2-10序号⑦知，边梁跨中截面弯矩组合设计值m kN M d ?=01.6612，由式子： )2/(0'0x h x b f M f cd d +≤γ )2/3.801840(3.8021004.22)2/(0'-???=+=x h x b f M f cd u )01.66120.1(595.67980m kN M m kN d ??=≥?=γ 可见边梁弯矩最大的跨中截面正截面承载力满足要求。以下为各个截面的验算，见表
建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计
第一章概述 建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。前者指结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态；后者为结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极限状态[1]。钢结构可能出现的承载能力极限状态有：①结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；②结构转变为机动体系；③整个结构或其中一部分作为刚体失去平衡而倾覆；④结构或构件丧失稳定；⑤结构出现过度塑性变形，不适于继续承载；⑥在重复荷载下构件疲劳断裂。其中稳定问题是钢结构的突出问题，在各种类型的钢结构中，都可能遇到稳定问题，因稳定问题处理不利造成的事故也时有发生。 1.1钢结构的失稳破坏 钢结构因其优良的性能被广泛地应用于大跨度结构、重型厂房、高层建筑、高耸构筑物、轻型钢结构和桥梁结构等。如果钢结构发生事故则会造成很大损失。 1907年，加拿大圣劳伦斯河上的魁北克桥，在用悬臂法架设桥的中跨桥架时，由于悬臂的受压下弦失稳，导致桥架倒塌，9000t钢结构变成一堆废铁，桥上施工人员75人罹难。大跨度箱形截面钢桥在1970年前后曾出现多次事故[2]。 美国哈特福德市（Hartford City）的一座体育馆网架屋盖，平面尺寸92m×110m，该体育馆交付使用后，于1987年1月18日夜突然坍塌[3]。由于网架杆件采用了4个等肢角钢组成的十字形截面，其抗扭刚度较差；加之为压杆设置的支撑杆有偏心，不能起到预期的减少计算长度的作用，导致网架破坏[4]。20世纪80年代，在我国也发生了数起因钢构件失稳而导致的事故[5]。 科纳科夫和马霍夫曾分析前苏联1951—1977年期间所发生的59起重大钢结构事故，其中17起事故是由于结构的整体或局部失稳造成的。如原古比雪夫列宁冶金厂锻压车间在1957年末，7榀钢屋架因压杆提前屈曲，连同1200 m2屋盖突然塌落。 高层建筑钢结构在地震中因失稳而破坏也不乏其例。1985年9月19日，墨西哥城湖泊沉淀区发生8.1级强震，持时长达180s，只隔36h又发生一次7.5级强余震。震后调查表明，位于墨西哥城中心区的Pino Suarez综合楼第4层有3根钢柱严重屈曲（失稳），横向X形支撑交叉点的连接板屈曲，纵向桁架梁腹杆屈曲破坏[6]。1994年发生在美国加利福尼亚州Northridge的地震震害表明,该地区有超过100座钢框架发生了梁柱节点破坏[7],对位于Woodland Hills地区的一座17层钢框架观察后发现节点破坏很严重[8],竖向支撑的整体失稳和局部失稳现象明显。1995年发生在日本Hyogoken-Nanbu的强烈地震中，钢结构发生的典型破坏主要有局部屈曲、脆性断裂和低周疲劳破坏[9]。 对结构构件，强度计算是基本要求，但是对钢结构构件，稳定计算比强度计算更为重要。强度问题与稳定问题虽然均属第一极限状态问题，但两者之间概念不同。强度问题关注在结构构件截面上产生的最大内力或最大应力是否达到该截面的承载力或材料的强度，因此，强度问题是应力问题；而稳定问题是要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，属于变形问题。稳定问题有如下几个特点： （1）稳定问题采用二阶分析。以未变形的结构来分析它的平衡，不考虑变形对作用效应的影响称为一阶分析（FOA—First Order Analysis）；针对已变形的结构来分析它的平衡，则是二阶分析(SOA—Second Order Analysis)。应力问题通常采用一阶分析，也称线性分析；稳定问题原则上均采用二阶分析，也称几何非线性分析。 （2）不能应用叠加原理。应用叠加原理应满足两个条件：①材料符合虎克定律，即应力与应变成正比；②结构处于小变形状态，可用一阶分析进行计算。弹性稳定问题不满足第二个条件，即对二阶分析不能用叠加原理；非弹性稳定计算则两个条件均不满足。因此，叠加原理不适用于稳定问题。 （3）稳定问题不必区分静定和超静定结构。对应力问题，静定和超静定结构内力分析方法
常用法兰规格尺寸表
常用法兰规格尺寸表
GB9119，2—88 GB9119，2—88 in 公称通 径 10kg=1.0MPa 公称通 径 16kg=1.6MPa 法兰 外径 螺栓 孔距 螺栓 直径 螺栓孔 数 法兰 厚度 法兰 外径 螺栓 孔距 螺栓直 径 螺栓 孔数 法兰厚度 3/8 DN10 50 60 14 4 14 DN10 90 60 14 4 14 ㎡㎏1/2 DN15 59 65 14 4 14 DN15 95 65 14 4 14 3/4 DN20 105 75 14 4 16 DN20 105 75 14 4 16 1 DN25 115 85 14 4 16 DN25 115 85 14 4 16 11/4DN32 140 100 18 4 18 DN32 140 100 18 4 18 11/2DN40 150 110 18 4 18 DN40 150 110 18 4 18 2 DN50 165 125 18 4 20 DN50 165 125 18 4 20 21/2DN65 185 145 18 4 20 DN65 185 145 18 4 20 3 DN80 200 160 18 8 20 DN80 200 160 18 8 20 31/2DN100 220 180 18 8 22 DN100 220 180 18 8 22 4 DN12 5 250 210 18 8 22 DN125 250 210 18 8 22 5 DN150 285 240 22 8 24 DN150 285 240 22 8 24 6 DN200 340 295 22 8 24 DN200 340 295 22 8 26 8 DN250 395 350 22 12 26 DN250 405 355 26 12 29 10 DN300 445 400 22 12 28 DN300 460 410 26 12 32 12 DN350 505 460 22 16 30 DN350 520 470 26 16 35 14 DN400 565 515 26 16 32 DN400 580 525 30 16 38 16 DN450 615 565 26 20 35 DN450 640 585 30 20 42 18 DN500 670 620 26 20 38 DN500 715 650 33 20 46 20 DN600 780 725 26 20 42 DN600 840 770 36 20 52 24 JIS标准JIS标准JIS标准 in 公称通 径 10kg=1.0MPa 公称通 径 16kg=1.6MPa 公称通 径 20kg=2.0MPa 法兰 外径 螺栓 孔距 螺栓 直径 螺栓孔 数 法兰 厚度 法兰 外径 螺栓 孔距 螺栓直 径 螺栓 孔数 法兰厚度 法兰 外径 螺栓 孔距 螺 栓 直 径 螺 栓 孔 数 法兰厚度 3/8 DN10 DN10 DN10 1/2 DN15 DN15 DN15 3/4 DN20 DN20 DN20 1 DN25 DN25 DN25 11/4DN32 DN32 DN32 11/2DN40 140 105 19 4 16 DN40 140 105 19 4 16 DN40 140 105 19 4 18 2 DN50 155 120 19 4 16 DN50 155 120 19 8 16 DN50 155 120 19 8 18 21/2DN65 175 140 19 4 18 DN65 175 140 19 8 18 DN65 175 140 19 8 20 3 DN80 185 150 19 8 18 DN80 200 , 160 22 8 20 DN80 200 160 23 8 22 31/2DN90 195 160 19 8 18 DN90 210 170 22 8 20 DN90 210 170 23 8 24
6容许应力法和承载能力极限状态法在钢结构设计中的区别
容许应力法和概率（极限状态）设计法 在钢结构设计中的应用 中铁五局集团公司经营开发部肖炳忠 内容提要 本文简要介绍了容许应力法、破坏阶段法、极限状态法、概率（极限状态）设计法四个结构设计理论，并且列出了我们经常用的容许应力法和概率（极限状态）设计法的实用表达式和参数选用，通过对上述两种方法参数的比较，总结出我们在工程施工中临时结构设计的实用办法和注意事项，以期望提高广大现场施工技术人员的设计水平的目的。 1、前言 我们在钢结构设计中经常用到容许应力法和概率（极限状态）设计法，有些没有经验的技术人员在设计计算中经常将二者混淆，因此有必要将两种设计计算方法进行介绍和比较，供广大技术人员参考。 2、四种结构设计理论简述 、容许应力法 容许应力法将材料视为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在标准荷载下的应力，要求任一点的应力，不超过材料的容许应力。材料的容许应力，是由材料的屈服强度，或极限强度除以安全系数而得。 容许应力法的特点是： 简洁实用，K值逐步减小； 对具有塑性性质的材料，无法考虑其塑性阶段继续承载的能力，设计偏于保守； 用K使构件强度有一定的安全储备，但K的取值是经验性的，且对不同材料，K值大并不一定说明安全度就高； 单一K可能还包含了对其它因素（如荷载）的考虑，但其形式不便于对不同的情况分别处理（如恒载、活载）。 、破坏阶段法 设计原则是：结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。 破坏阶段法的特点是： 以截面内力（而不是应力）为考察对象，考虑了材料的塑性性质及其极限强度； 内力计算多数仍采用线弹性方法，少数采用弹性方法； 仍采用单一的、经验的安全系数。 、极限状态法 极限状态法中将单一的安全系数转化成多个（一般为3个）系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响，还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法（半概率方法）。 极限状态法的特点是： 在可靠度问题的处理上有质的变化。这表现在用多系数取代单一系数，从而避免了单一系数笼统含混的缺点。 继承了容许应力法和破坏阶段法的优点； 在结构分析方面，承载能力状态以塑性理论为基础；正常使用状态以弹性理论为基础； 对于结构可靠度的定义和计算方法还没法给予明确回答。 、概率（极限状态）设计法
1承载能力极限状态
1承载能力极限状态：包括①结构构件或连接因强度超过而破坏。②结构或其一部分作为刚体而失去平衡（如倾覆、滑移）③在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏。 2正常使用的极限状态：包括①构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观。②构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽。③动力荷载下结构或构件产生过大振幅等。 3预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40。 4细长压杆的临界力公式柱的一端固定一端自由时，L0=2L，L为杆件的实际长度；两端固定时，L0=0.5L；一端固定一端铰支时，L0=0.7L；两端铰支时，L0=L.均布荷 载作用下悬臂梁的最大变形公式（）,矩形截面梁的惯性矩 5要求设计使用年限为50年的钢筋混凝土及预应力混凝土结构，其纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，一般为15~40mm（保护层最小厚度：一类环境，板墙壳≤C20的20mm，≥C25的15mm；梁≤C20的30mm，≥C25的25mm；柱均为30mm）6一类环境设计年限50年的结构混凝土：最小保护层厚度，最大水灰比0.65，最小水泥用量225kg/m3，最低混凝土强度等级C20，最大氯离子含量点水泥用量1.0%，最大碱含量(kb/m3)(不限制) M抗≥（1.２～１.５）M倾 7现行抗震设计规范适用于抗震设防烈火度为6、7、8、9度地区。三个水准“小震不坏，中震可修，大震不倒”。抗震设计根据功能重要性分为甲，乙，丙，丁四类。大量的建筑物属于丙类。 8多层砌体房屋的抗震构造措施：①设置钢筋混凝土构造柱；②设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来，增强房屋的整体性；③墙体有可靠的连接，楼板和梁应有足够的搭接长度和可靠连接④加强楼梯间的整体性 框架结构的抗震构造措施：框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处；一般柱震害重于梁，柱顶震害重于柱底，角柱震害重于内柱，短柱震害重于一般柱。框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径等原则。构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施。 导热系数小于0.25W/（m.K）的材料称为绝热材料 防水隔离层：楼板四周除门洞外，混凝土翻边高度不应小于120mm。防水隔离层不得做在与墙交接处，应翻边高度不宜小于150mm。孔洞四周和平台临空边缘，翻边高度不宜小于100mm。 楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2米，梯段净高不应小于2.2米.楼梯踏步最小宽度和最大宽度：住宅共用楼梯0.25m,0.18m；幼儿园小学校等楼梯0.26m,0.15m。 散水的坡度可为3%~5%。散水宜为600~1000mm，无组织排水，散水宽度可按檐口线放出200~300mm。散水与外墙之间宜设缝，缝宽可为20~30mm，缝内应填弹性膨胀防水材料。 女儿墙：与屋顶交接处必须做泛水（高度≥350mm），压檐板上表面应向屋顶方向倾斜10%，并出挑≥60mm。 防火门、防火窗应划分为甲、乙、丙三级。其耐火极限：甲级为1.2h，乙级为0.9h，丙级为0.6h。 六大常用水泥的初凝时间均不得短于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h。初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。
法兰有限元分析1
法兰有限元分析 1.下法兰计算 1.1 下法兰计算模型 下法兰卡紧方式是通过卡箍将产品法兰与加压端法兰卡紧。经过适当简化，建立如图1所示计算模型。 图1 下法兰计算模型简图 在产品法兰上端面施加全位移约束fix-all；在加压端法兰内表面施加压力F。 1.2 下法兰分析结果 在t 1100压力作用下，产品法兰，加压端法兰以及卡箍的应力分布情况分别如图2，图3，图4所示。 从下图可以看出产品法兰等效应力的最大值为MPa 423，位于Φ199通孔 6. 最薄弱处（如图上Max标示处）；最大主应力的最大值为MPa 456，位于Φ199 5. 通孔边的R100圆弧上（如图下左Max标示处）；最大剪应力为MPa 184，位于 8. Φ199通孔最薄弱处（如图下右Max标示处）。
图2 产品法兰应力分布图（MPa） 从图3上看，加压端法兰等效应力的最大值位于面上那6个黄点上，但那是由于接触引起的局部应力集中，不予考虑，实际等效应力最大值位置位于中心Φ50通孔上，最大值为MPa 452，同样位于 9. 4. 337，最大主应力的最大值为MPa Φ50通孔上（如图右Max标示处）。
图3 加压端法兰应力分布图（MPa ） 卡箍应力分布如图4所示。其等效应力的最大值位置如图左Max 标示处，最大值为MPa 4.278；最大主应力的最大值位置如图右Max 标示处，最大值为MPa 1.292。 图4 卡箍应力分布图 卡箍的变形用其位移量分布图来表示，卡箍Y 向与Z 向位移量分布如图5。由图看出卡箍在整个装配中向外位移了mm 901.2，自身向外拉伸了 mm mm mm 297.3)396.0(901.2=--。卡箍在整个装配中轴向位移了mm 048.3，卡 箍自身轴向拉伸了mm mm 651 .2)863.2(212.0=---。
承载能力极限状态包括结构构件或连接因强度超过而破坏结构
一级建造师建筑实务学习资料 承载能力极限状态：包括①结构构件或连接因强度超过而破坏。②结构或其一部分作为刚体而失去平衡(如倾覆、滑移)③在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏。 正常使用的极限状态：包括①构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观。②构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽。③动力荷载下结构或构件产生过大振幅等。 预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40。 细长压杆的临界力公式柱的一端固定一端自由时，L0=2L，L为杆件的实际长度;两端固定时，L0=0.5L;一端固定一端铰支时，L0=0.7L;两端铰支时，L0=L.均布荷载作用下悬臂梁的最大变形公式(),矩形截面梁的惯性矩 要求设计使用年限为50年的钢筋混凝土及预应力混凝土结构，其纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，一般为15~40mm(保护层最小厚度：一类环境，板墙壳≤C20的20mm，≥C25的15mm;梁≤C20的30mm，≥C25的25mm;柱均为30mm) 一类环境设计年限50年的结构混凝土：最小保护层厚度，最大水灰比0.65，最小水泥用量225kg/m3，最低混凝土强度等级C20，最大氯离子含量点水泥用量1.0%，最大碱含量(kb/m3)(不限制) M抗≥(1.2～1.5)M倾 现行抗震设计规范适用于抗震设防烈火度为6、7、8、9度地区。三个水准“小震不坏，中震可修，大震不倒”。抗震设计根据功能重要性分为甲，乙，丙，丁四类。大量的建筑物属于丙类。 多层砌体房屋的抗震构造措施：①设置钢筋混凝土构造柱;②设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来，增强房屋的整体性;③墙体有可靠的连接，楼板和梁应有足够的搭接长度和可靠连接④加强楼梯间的整体性 框架结构的抗震构造措施：框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处;一般柱震害重于梁，柱顶震害重于柱底，角柱震害重于内柱，短柱震害重于一般柱。框架设计成延性框架，遵守强柱、强节点、强锚固，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径等原则。构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施。 导热系数小于0.25W/(m.K)的材料称为绝热材料 防水隔离层：楼板四周除门洞外，混凝土翻边高度不应小于120mm。防水隔离层不得做在与墙交接处，应翻边高度不宜小于150mm。孔洞四周和平台临空边缘，翻边高度不宜小于100mm。 楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2米，梯段净高不应小于2.2米.楼梯踏步
桩基承载力特征值极限值设计值的区别
桩基设计中的特征值、设计值、标准值 2008-09-03 16:46 这是一个关于桩基础设计的概念问题，希望搞清楚单桩竖向承载力特征值Ra、复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R和单桩竖向极限承载力标准值Qk之间的关系。下面列出规范提及的Ra、R、Qk。 1.单桩竖向承载力特征值Ra 《建筑地基基础设计规范ＧＢ５０００７－２００２》8.5.5给出了初步设计时单桩竖向承载力特征值Ra估算式: Ra=qpaAp+upΣqsiali 并说明偏心竖向力作用下，单桩承载力Ra应符合下列两式规定: Qk≤Ra Qikmax≤1.2Ra 2.复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R 《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》5.2.2.2给出了桩基中复合基桩或基桩的竖向承载力设计值R计算公式: R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp+ηcQck/γc 并说明偏心竖向力作用下，单桩承载力R应符合下述极限状态计算表达式:γoN≤R γoNmax≤1.2R 其中N和Nmax为按5.1计算。 ３.单桩竖向极限承载力标准值Qk 《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》5.2.４给出了各种方法下单桩竖向极限承载
力标准值Qk计算公式。
问题: 1.特征值Ra和设计值R是同一个概念吗？ 2.《建筑地基基础设计规范ＧＢ５０００７－２００２》和《建筑桩基技术规范JGJ 94-94》分别给出的验算单桩承载力方案是否矛盾？ 3.针对桩基的设计，这两套验算方案如何选用？ 4.单桩竖向极限承载力标准值Qk和特征值Ra、设计值R是什么关系？ 华南理工大学杨小平老师的回复（基础工程授课教师）: 关于你的问题，不是一两句话说得清，附件是我给研究生上高等基础工程的部分讲稿，供参考。下面简单回答你的问题。 1.设计值是89年《建筑地基基础设计规范》和94桩基规范的叫法，2002规范改叫特征值。二者属同一概念。 2.94桩基规范是从极限状态设计出发，引入了分项系数，并考虑群桩效应和承台效应。实践证明在岩土工程中不应采用这种设计法，而应采用安全系数法，故2002规范取安全系数K=2。二者在不考虑群桩效应的情况下计算结果相当。 3.目前应采用国标2002规范。 4.Ra近似等于R，后者的计算可看89规范。
硫化罐封头法兰刚度的有限元分析
第44卷第6期 当 代 化 工 Vol.44，No.6 2015年6月 Contemporary Chemical Industry June，2015 收稿日期： 2015-01-08 作者简介： 赵常铭（1990-），男，辽宁葫芦岛人，硕士研究生，2015年毕业于沈阳化工大学化工过程机械专业，研究方向：压力容器安全性能 的研究。E-mail：980224769@https://www.360docs.net/doc/af6602705.html,。 硫化罐封头法兰刚度的有限元分析 赵常铭, 金志浩, 汤方丽, 代立鹏 （沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142） 摘 要：根据ASME 标准，法兰刚度变化可由法兰转角反映。对某硫化罐进行分析，利用ANSYS 有限元软件进行有限元计算，对封头法兰端面定义路径并由路径上点位移换算成路径转角。通过改变尺寸参数，最终得到封头法兰端面不同位置刚度变化规律并指出硫化罐端盖部分易发生泄漏位置。 关 键 词：硫化罐；齿啮式快开结构；法兰刚度；有限元 中图分类号：TQ 050.2 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1309-03 Finite Element Analysis of the Stiffness of Vulcanizing Boiler Head Flange ZHAO Chang-ming ， JIN Zhi-hao ，TANG Fang-li ，DAI Li-peng (Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning Shenyang 110142, China ) Abstract : According to the ASME standard, the change of stiffness of flange can be reflected by the flange deflection angle. In this paper, the finite element computation of a vulcanizing boiler was carried out by using the finite element software ANSYS, the path on the end of head flange was defined, and point displacement on the path was converted into a path deflection angle. By changing the size parameter, change rule of rigidity of the end of head flange in different position was obtained, and the easy leakage location was pointed out. Key words : Vulcanizing boiler; Tooth-locked quick closure institution; Tlange rigidity; Tinite element 硫化罐广泛应用于橡胶制品的硫化，是橡胶工业的重要生产设备，由于大多橡胶制品的硫化过程均为间歇式操作，故硫化罐端盖一般采用齿啮式快开结构。齿啮式快开结构是在外力作用下，将盖门旋转一定角度，达到快开功能的一种装置。由于该结构形状特殊、受力复杂，目前为止我国尚未出台通用的齿啮式快开装置设计标准，通常是根据经验 设计，然后进行应力分析和强度校核[1] 。这样的结果较保守，造成了材料浪费，为此，国内外研究人 员对该结构的应力分布情况进行了大量研究[2-4] .随着ANSYS 软件的广泛应用，工程设计人员通过优化设计方法能够得到结构尺寸更加合理且满足强度要求的齿啮式快开压力容器。但是，设计人员在设计过程中通常只认识到强度失效的重要性，而齿啮式快开结构法兰刚度是否失效往往被忽视，因此可能存在由于刚度失效而引起泄漏失效的危险。 本文以某硫化罐为例，利用ANSYS 软件的APDL 语言进行参数化建模，通过改变封头、筒体法兰的法兰环高度，依次进行有限元分析，以得出硫化罐封头法兰端面的刚度变化规律。 1 硫化罐端盖快开结构 硫化罐主要由端盖、罐体、驱动装置、安全联 锁机构等部件组成。本文将重点研究硫化罐端盖快 开结构，硫化罐的端盖主要由封头法兰、罐体法兰组成。本文研究对象硫化罐基本设计参数为：公称 直径DN=2 000 mm，设计压力 P =1.0 MPa，封头、 罐体法兰材料为 16MnⅡ，筒体及封头材料 Q345R. 其结构简图见图 1。 图1 硫化罐端盖结构简图 Fig.1 The size diagram of the vulcanizing boiler end closure 2 有限元模型 本文采用APDL 语言参数化建模，实现了模型的自动生成与网格自动划分并施加约束条件。 2.1 有限元模型建立 由于模型较大，为了节省计算资源，将模型处
常用平焊法兰及螺栓规格尺寸
常用平焊法兰及螺栓规格尺寸（摘自HG5010-58 ） 单位：毫米
管子子法兰(( 毫米)) 螺栓焊缝缝 公称螺栓孔连接凸连接凸焊焊缝缝离离 螺栓孔焊缝的 直径外径壁壁厚厚外径中心圆出部分出部分厚度重重量量数量规格法兰面 直直径直角边 直直径径直直径高高度度距距离离DD g g dd H H SS DD D D1 1 D D2 2 f f bb dd K K g g nn 直直径径××长长度度K K H H Pg P g==21.5 公斤/厘/厘米米22 1010010184 43 20755 17500 14385 32 148 1182 02.2 4 M M1106 ×350035 4 6 1216513138 43 23850 20505 17480 32 148 1182 20.728348M M1106 ×350035 4 6 1520015295 4.53 26900 22655 20520 32 168 1182 30.439048M M1106 ×350035 4 6 1725519342 63.5 29100 25755 23620 32 168 1182 30.836748M M1106 ×350046 5 7 2030221398 63.5 31520 28900 25780 32 188 1184 40.858348M M1126 ×350347 5 8 2245024455 73.5 341030 310050 28820 33 208 1184 50.953848M M1126 ×360048 5 9 2550027537 83.5 371040 313150 31920 33 228 1184 70.3624142 M M1126 ×360549 510 3070032756 84 431560 319350 361510 43 2120 2134 19.042 142 M M1220 ×370059 61l 3580037879 94 481585 4145 41528 43 2120 2138 110.3.59 142 M M1260 ×4700510 611 4100 412068 94 532505 419750 461548 43 2120 2138 111.5.77 146 M M1260 ×4700510 611 415205 417383 94 592035 5250 521078 43 2140 2138 114.9.98 186 M M1260 ×4700510 611 510500 512599 94.5 642060 620205 57202 43 2142 2138 126.6.22 186 M M1260 ×4750510 611 610705 613304 96 752590 7205 672032 53 2144 2158 230.2.66 280 M M1262 ×5705610 711 7200 7209 96 863015 821800 77258 53 2164 2158 239.8.90 284 M M1262 ×5800710 811 820205 8205 97 973540 9320 882082 53 2164 3108 346.1.70 284 M M1267 ×5805810 911 29500 273 8 1307 335 312 3 14 3108 4.65 12 M16 ×509 10 3000 325 8 5435 395 365 4 16 2203 6.83 12 M20 ×559 10 920 9 1020 980 5 28 44.2 24 M27 ×9510 11 130500 377 9 485 445 415 4 16 32037.64 12 M20 ×5510 11 1020 9 1120 1080 5 30 52.7 28 M27 ×9010 11 0 1175 9.58