腿式支撑容器支腿的受力分析

４）用钢管作支腿，焊接时要使钢管的中 心线与壳壁中线重合，这样可消除支腿的偏心 度。
参考文献 ［１］Ｈｅｎｒｙ Ｈ． Ｂｅｄｎａｒ，Ｐ．Ｅ．．Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ［２］美国ＡＩＳＣ．Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ［３］孙训方，方孝淑，关来泰．材料力学
六，问题处理
由于支腿的承受轴向应力和弯曲应力的 作用，所以在支腿设计计算时，组合应力达不 能满足要求时，应从这两方面着手，有以下处 理方法：
１ ）选用更大截面模量的型钢，以提高 支腿的抗弯能力和承压能力。
２ ）增加支腿数量，减少单支腿的轴向 载荷，但增加支腿数量会影响下出料管。
３ ）在支腿间增加支撑，减少轴向计算 长度，提高支腿的轴向承压能力。
ＣＴ＝Ｗ Ｔ／Ｎ 试验状态 面风侧最大的轴向力（拉伸应力）产生
于操作状态或空设备状态，其值为：
Ｔ Ｏ ＝ （Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ ） 操作 状态
Ｔ ｅ＝ （Ｗ ｅ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ） 空 容器状态
支腿顶部的偏心载荷 Ｐ１ 和 Ｐ２，其值为：
参考文献 ［１］Ｈｉｇｈｌ ｅｖｅｌａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｒ ｕｎ－ｔｉｍｅｉ ｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓ ｇｕｉｄｅ［ＤＢ／ＯＬ］．ＤＭＳＯ，１９９９ ［２］李伯虎，柴旭东，毛媛．现代仿真技术发展中 的两个热点－ＡＤＳ，ＳＢＡ ［Ｊ］．系统仿真学报， ２００１，１３（１）：１０１￣１０５ ［３］Ｈｉｇｈｌ ｅｖｅｌａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉ ｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ， Ｖｅｒｓｉｏｎ１．３［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｍｓｏ．ｍｉｌ 作者简介 钱进（１ ９ ８ ０ － ），男，硕士，现主要从事装备 综合保障研究。
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式。 ２，支腿在危险状态下组合应力 ａ）操作状态 由轴向力在支腿上产生的应力：ｆ ａ ＝ Ｃ ／
Ａ 其中：Ｃ —操作状态下作用在一只支腿
上最大轴向压缩载荷，取值为 Ｃｏ； Ａ —单支腿的面积； 由弯矩在支腿上产生的应力：ｆ ｂ ＝
（Ｐ １ｅ ／ Ｗ ｉ ）＋ ［ Ｆ （ ３ ／ ４ Ｌ ） ／ Ｗ ｉ ］ 其中：Ｗ ｉ —材料截面抗弯模量 ３ ／ ４ Ｌ 是人为选取的。用以反映底部局
３ ．结束语
本文提出采用先进的 ＨＬＡ 仿真体系建立 未来战场环境下的船艇武器系统仿真平台，从 运行结构、开发过程等方面对仿真系统进行整 体描述，从实体设计、想定编辑、联邦成员规 划和效能评估等方面分析系统功能，并明确了 系统联邦成员的划分及任务分配等。平台设计 具备扩展到评估敌我双方实施多武器攻防的能 力，在后续工作中，可以将各种影响因素作为 联邦成员加入联邦，利用其他兵种的仿真应用 和目前的系统仿真，全面考察我船艇武器系统 在真实复杂战场环境下的作战情况。
ｔ
支腿上最大轴向压缩载荷； Ｔｏ —操作状态下面风侧作用在一只支腿
上最大轴向拉伸载荷； Ｔｅ —容器空重状态下面风侧作用在一只
支腿上最大轴向拉伸载荷； Ｐ１ —操作状态下背风侧支腿顶部的偏心
载荷； Ｐ２ —操作状态下面风侧支腿顶部的偏心
载荷； Ｆｙ —支腿材料的屈服强度。
二，腿式支撑的范围
固定在地面的中小型立式容器，支腿支 撑是常用的支撑方式，一般情况下， 支腿数 量是４个，但根据设计要求，数量也可多于４个， 具体应用范围可按图１。
三，腿式支撑与设备的焊接方法
用于腿式支撑的型钢一般是等边角钢， Ｉ型钢或钢管，对角钢或Ｉ型钢而言，每种型钢 与容器都有两种焊接方法，如图 ２。
虽方法（ａ）较（ｂ）提供了较大的惯性矩以承 受外部载荷，但由于容器表面的曲率问题，（ｂ） 较（ａ）在焊接上相对容易，故通常设计或标准中 以方法（ｂ）常用，Ｉ型钢常用于相对较大或较重的 容器，对大型贮罐而言，钢管由于其各个方向 特性相同且具有很好的抗扭性能，普遍使用大 型贮罐。
Ｐ ＝ （Ｗ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ／ Ｎ Ｄ ） 操作
１
Ｏ
ａ
状态
Ｐ１＝Ｗ Ｔ／Ｎ 试验状态 Ｐ ２ ＝ （ Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ａ ／ Ｎ Ｄ ） 操作状 态
Ｐ ２＝ （ Ｗ ｅ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ａ／ Ｎ Ｄ ） 空容器状 态
五，支腿的计算
１ ，支腿的计算步骤 ａ）选取支腿型式和大小 ｂ）校核支腿在危险状态下最大组合应力满 足强度要求，并选取最经济和安全的支腿型
由于水平载荷的作用，如图中 ａ－ａ 截面 以上的支腿必然承受由于风载荷或地震载荷而
图１ 图２
图３
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基础及前沿研究 中国科技信息 ２００７ 年第 ７ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．２００７
产生的弯矩 Ｍ ｂ。一般的，对腿式支撑容器， 接管或其他设备的附加弯矩相对较小，可不
四，腿式支撑容器的受力分析
对腿式支撑容器，支腿承受水平与垂直 两个方向的载荷：
垂直载荷来自于设备重量 Ｗ ，由全部支 腿均匀承担，各支腿承受轴向力 Ｗ ／ Ｎ 。
水平载荷来自于风载荷 Ｐ ｗ 和地震载荷 Ｐｅ，风载荷和地震载荷计算时都认为是水平方 向，并都假设作用于设备的重心，如图 ３。
设置在地震地区的容器，需分别计算风 载荷或地震载荷，取二者的较大值作为作用于 容器重心上的水平载荷，不必考虑二者的叠 加。
做考虑。
同样由于水平载荷的作用，在支腿底部
产生横向剪切力 Ｆ，其值为：
Ｆ＝Ｐ（Ｉ／ ∑Ｉ）
其中Ｉ为垂直风或地震方向轴线上单支腿
的截面惯性矩
∑Ｉ为垂直风或地震方向轴线上所有支腿
截面惯性矩之和。
由此可得出：
背风侧最大的轴向力（压缩应力）产生于操
作状态或试验状态，其值为：
Ｃ Ｏ ＝ （Ｗ Ｏ ／ Ｎ ）＋ （４ Ｍ ｂ ／ Ｎ Ｄ ｂ ） 操作 状态
部约束的影响，ｅ 为容器壳体外侧至支腿形心 的距离。
ｂ）试验状态 由轴向力在支腿上产生的应力：ｆａ＝ＱＴ／
ＮＡ 由弯矩在支腿上产生的应力：ｆｂ＝Ｑ Ｔｅ ／
ＮＷｉ 支腿上最大组合应力应根据操作状态和
试验状态按下式分别计算，取二者中的大 者，
ｆ＝ｆａ＋ｆｂ ３ ，应用校核 组合应力由轴向压缩应力ｆａ和弯曲应力 ｆｂ 两部分组成，此两部分各自的许用应力不 同，一般情况下前者由支腿的细长比决定小 于后者，故若使组合应力ｆ的许用值按前者许 用应力取，则比较保守。常用的方法是按美 国钢结构协会（Ａ Ｉ Ｓ Ｃ ）中的方法，即各自 应力对其许用应力的比值之和满足下式： ［（ｆａ／Ｆａ）＋（ｆｂ／Ｆｂ）］≤１ ａ／Ｆａ≤０．１５ ｛（ｆａ／Ｆａ）＋［Ｃｍｆｂ／（１－ｆａ／Ｆ’ｅ）Ｆｂ）］｝≤１ ｆａ／Ｆａ ＞ ０．１５ Ｆａ—压缩力单独作用时支腿材料许用压 缩应力，与细长比和材料屈服极限Ｆｙ 有关，从 ＡＩＳＣ 手册查取； Ｆｂ—弯曲单独作用时支腿材料的许用弯 曲应力，取 Ｆｂ＝０．６Ｆｙ； Ｆ ’ｅ —欧拉应力除以安全系数，与细 长比有关，从从 ＡＩＳＣ 手册查取； Ｃ ｍ —削弱系数，可保守的取为 １ ； 较好的设计结果应满足公式的左端接近 １。
腿式支撑容器支腿的受力分析
李群 科恩马特殊过程装备（常熟）有限公司 ２１５５１３
本文提供了腿式支撑的应用范围，详细 分析支腿的受力情况，并提出了支腿计算时强 度不足的处理方法
一，引用符号
Ｄ —容器外径； Ｄ ｂ —地脚螺栓圆直径； Ｗ —容器计算用重量； Ｗ ｅ —空容器重量； Ｗ Ｏ —容器操作重量； Ｗ Ｔ —容器水压试验时的重量； Ｎ —支腿数量； Ｍａ —水平载荷对底封头切线处的弯矩； Ｍａ＝ＰＨ Ｍ ｂ —水平载荷对支腿底部的弯矩； Ｍｂ＝Ｐ（Ｈ＋Ｌ） Ｐ —水平载荷；取 Ｐ ｗ 和 Ｐ ｅ 的较大值； Ｐ ｗ —风载荷； Ｐ ｅ —地震载荷； Ｈ —容器重心至底封头切线的距离； Ｌ —下封头切线至支腿底部的距离； Ｃｏ —操作状态下背风侧作用在一只支腿 上最大轴向压缩载荷； Ｃ —水压试验状态下背风侧作用在一只
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控是指在仿真运行过程中对仿真系统中的其他 各个成员的状态进行监视和控制；系统管理 是指完成本仿真系统管理计算机的功能，进 行仿真系统初始化参数设置、系统运行状态 监视、系统管理和维护。
数据记录联邦成员 数据记录联邦成员旨在开发一个以高层 体系结构（ＨＬＡ）为规范的、功能强大且灵活 易用的数据记录工具。仿真数据记录联邦成员 分为数据记录计划管理、数据记录控制、接收 数据处理和数据存储四个模块，它采用集中的 数据采集方式，在仿真运行过程中，一直随着 其他成员的运行而运行。 ２．５联邦开发相关的系统及工具 开发本联邦所用的操作系统是 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ，开发环境是 ＪＡＶＡ，运行支撑环境 ＲＴＩ 为 Ｐ－ＲＴＩ。