SW6研讨班讲义.ppt

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1、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, 021-32140342-820 Fax：021-62489867 Email： Web Site：,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

2、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-

3、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ASME IID： 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

4、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GB1501998中对外压容器的试验压力有如下的 规定： 液压试验： pT = 1.25 p 气压试验： pT = 1.15 p 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

5、GB66541996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 SW698 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 = 2700 mm 分别

6、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 = 1900 mm 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

7、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H

8、G20582两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，K10.9 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，K1.0,以上算法是基于椭

9、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/Di0.35)，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

10、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ASME VIII-1 等面积法 与有限元分析的计算结果对比 (ASME VIII-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 0.25 MPa 的甲型平焊法兰，则该 法兰的最大许用工作压力为 0.17 MPa,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

11、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

12、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；,SW698 v3.1 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

13、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

14、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 1.5t 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 1.8t 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

15、联合作用，且所给 出的是位移边界条件时，限制条件可为 3.0t 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 1.5t,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，

16、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 GB

17、16749 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SW698 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

18、。,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k1 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m1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GB15

19、1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 k1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JB4731xxxx 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，SW698 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

20、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

21、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、外径的对应关系按JB4710- 92的表5-6。设计结果可能有几个方案供选择,在最新版本中，程序将按裙座与塔体不同的连接方式而决定筒 体和下封头上需校核的危险截面: 1. 裙座与塔体对接，将校核筒体最低截面、下封头的直边部分 2. 裙座与下封头搭接，同上 3. 裙座与筒体搭接，只校核筒体最低截面,程序按 JB4710 中表5-6 给出的裙座结构尺寸只是参考性的,立式容器计算 对于

22、内筒为常压，夹套中为正压的容器，SW6 按GB150的规定，对内筒进行水压试验应力校核,在搅拌轴计算时，程序会给出5个轴径：,搅拌轴计算时一些输入参数的确定请参见HG/T 20569-94 “机械搅拌设备”，如 1）K1、 K2、 K3 附录C，p124、 p129、p131 2）平衡精度等级G、许用扭转角 附录C， p131 3）轴封处许用位移的计算 见式(4.3.2)，p117 ,灵活应用SW6中的程序 固定管板换热应按筒体名义厚度和有效厚度两种情况来计算管板、筒体和管子应力,带中间封头的塔器计算可分两次进行,对固定管板换热器只考虑温差载荷的工况也可计算,自定义材料用于外压计算可指定替代材料以得到B值,对于某一个结构，如标准规范或SW6 没有提供计算方法，可考虑采用任何已确认为偏保守的方法进行设计计算,SW6的服务方法 用户在使用中出现问题，请用Email将数据文件传给我们， 以便我们检查原因,请留下确切的Email地址，以便我们在发布补丁后及时通知 用户,END,当原在我站登记的联系人离开单位后，请及时告知我们新联系 人的姓名和联系方式,