-
各种强度计算的基础数值
(2010
年
5
月
)
④
针对不
一般强度计算时，考虑到材料安全率的容许应力使用下记数值。
但
2
种压力容器、
1
种压力容器使用压力容器基准的指示强度式。
一般的情况
条件：常温
单位
kg
／ｃｍ
2
材料种类
碳钢
(
软钢
)
SUS
一般
压力容器基准
(
静载荷基准
)
日本工业规格规定的拉伸强度最小值的
4
分之
1
下记数值为常温的场合。
一般构造用轧制钢材
JIS
G
3101
的场合
碳钢－
41
规定最小拉伸强度
41
kg
／ｍｍ
2
→
4100
kg
／ｃｍ
2
拉伸、压缩容许应力为
10
ｋｇ／ｍｍ
2
→
1000
ｋｇ／ｃｍ
2
热轧不锈钢板
(JIS
G
4304)
、冷轧不锈钢板
(JIS
G
4305)
SUS304
规定最小拉伸强度
53
kg
／ｍｍ
2
拉伸、压缩容许应力为
13k
ｇ
/
ｍｍ
2<
/p>
→
1300
ｋｇ／ｃｍ
< br>2
（但是没有钢料出厂证书的不锈钢为
49
kg
／ｍｍ
2
）
SUS316
规定最小拉伸强度
53
kg
／ｍｍ
2
拉伸、压缩容许应力为
13k
ｇ
/
ｍｍ
2<
/p>
→
1300
ｋｇ／ｃｍ
< br>2
SUS316L
规定最小拉伸强度
49
kg
／ｍｍ
2
拉伸、压缩容许应力为
12k
ｇ
/
ｍｍ
2<
/p>
→
1200
ｋｇ／ｃｍ
< br>2
1
使用情况
静载荷
(0.4)
动载荷
(0.3)
振动
?
反复
(0.15)
静载荷
(0.4)
动载荷
(0.3)
振动
?
反复
(0.15)
2100
1600
800
2100
1600
2100
1600
800
1600
1300
700
拉伸
1600
1200
600
压缩
1600
1200
弯曲
1600
1200
600
扭转
1200
1000
500
计算单位为
ｋｇ／ｍｍ
2
的场合使用上记数值的
1
／
100
。
各种强度计算
1
、矩形集尘机的板厚计算
『根据“周围自由支撑且受等分布负载的矩形平板的强度”计
算板厚』
1
―①、平板的强度（正压
、负压相同）
O
a
a
平板受应力在
O
点为最大。
ｆ
=1.15
×
p
×（ｂ
/
ｔ）＾
2
×
C
(
式
A
―
1)
p=
f
／（
1.15
×（ｂ
/
ｔ）＾
2
×
C
）
< br>
(
式
A
－
2)
t
＝
b <
/p>
／
(f
／
(1.
15
×
p
×
C
))
＾
1/2
(
式
A
－
3)
这里
ｆ：最大应力
ｋｇ
/
ｃｍ
2
（碳钢、
1600
ｋｇ／ｃｍ
2
以下
,SUS
为
2100
以下
）
p
：等分布负载
ｋｇ
/
ｃｍ
2
耐压―
25
ｋ
Pa
＝
0.25kg
／ｃｍ
2
ｔ：板厚
ｃｍ
a,b
：长边、短边的一半
ｃｍ
<
/p>
C
：根据
b
／<
/p>
a
值的补正系数
ｂ／
a
1
C
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.10
0
6
2
1
1.19
1.40
1.64
1.89
2.15
2.24
2.33
2.42
2.51
2.
b
O
b
周围自由支撑且受等分布负载的矩形平板的强度
料仓板厚
检修门板厚
壳体板厚
天板板厚
1
－②、加强筋的强度计算
根据两端自由支撑的梁计算
弯矩
M
M
max
＝（ｗ×
L
＾
< br>2
）／
8
< br>（ｋｇ
-
ｃｍ）
ｗ
单位长度等分布负载
ｋｇ
/
ｃｍ
L
筋的长度
ｃｍ
最大弯曲应力ｆｂ＝
M
／
Z
（
kg
／ｃ
ｍ
2
）
Z
：材料的断面系数
（ｃｍ
3
）
对于弯曲应力
f
ｂ，与抗拉应力值相同也
OK
碳钢材料中
抗拉应
力＝
1600
ｋｇ
/
< br>ｃｍ
2
弯曲应力＝
1800
ｋｇ
/
ｃｍ
2
也可以
『解说』
机械设计图表总览
参照７－５
『解说』
机械设计图表总览
参照７－５
想增大矩形集尘机的耐压度时，只要加厚板厚便可以使耐压度
增大。
材料为碳钢时
6mm
上面就是
9mm
，
所以
可以用
6mm
板并增加加强筋来增大耐压度。
< br>这种情
况下加强筋以
2a
、
2b
的间隔加入就可以用上记
(
式
A
―
1)
计算板厚。
加强筋间隔密的更容易用
薄板增大耐压度
。增加板厚还是加密加强筋需要具体情况具体分析。但是材料为
SUS
< br>时，多
数情况下使用碳钢的加强筋就可以了，所以增加碳钢加强筋比增加板厚更廉
价。
?
例题
-1
?
PJS
－
16
－
6<
/p>
の耐压度
材料
<
/p>
SS
、
2.3
ｍ
ｍ
根据式
A
―
2
p=f
／
(1.15
< br>×
(b
／
t)
< br>＾
2
×
C)
f
＝
1600
ｋｇ／ｃｍ
2
b
＝
77
／４＝<
/p>
19.25
ｃｍ
t
＝
0.2
3
ｃｍ
C
＝
2.15
顶部平板
P
＝
1600
／（
1.15
×（
19.25
／
0.23
）＾
2
×
2.15
）
壳体部
a
＝
198
ｃｍ<
/p>
,
b
＝
19.25
ｃｍ
ｂ／
a
＝
19.25
< br>／
198
＝
0.0972
C
＝
2.6
3
＝
0.0923
ｋｇ／ｃｍ
2
加强筋
故
923
ｍｍ
A
ｑ＝
9.05
ｋ
Pa
1
ｋｇ
/<
/p>
ｃｍ
2
＝
100
00
ｍｍ
A
ｑ＝
98
ｋ
Pa
600
1980
b/a
＝
< br>19.25
／
38.5
＝
0.5
口
770
300
ｐ＝
1600
／（
1.15
×（
19.25/0.23
）
＾
2
×
2.6
）
＝
0.0764
ｋｇ／ｃｍ
2
764
ｍ
ｍ
A
ｑ＝
7.48
ｋ
Pa
料仓部
料仓部比壳体平板小，故省略。
集尘机的设计耐压度作
7.48
ｋ
Pa
加强筋的强度
加强筋材料使用
扁钢
9
ｔ×
75
耐压度
9
23
ｍｍ
A
ｑ
顶部
Mmax
＝（ｗ×
L
＾
2
）／
8
（ｋｇ
< br>-
ｃｍ）
单位长度等分布载荷ｗ＝
0.0923
×<
/p>
77/2
＝
3.554
kg
／ｃｍ
L
＝
77
ｃｍ
Mmax
＝（
3.554
×（
77
）＾
2
）／
8
＝
2633.7
ｋｇ－ｃｍ
ｆｂ＝
Mmax
／
Z
（ｋｇ／ｃｍ
2
）
FB9t
×
75
的断面系数
Z
＝
b
×ｈ＾
2/6
＝（
0.9
×
7.5
＾
2
）／
6
＝
8.43
ｃｍ
3
ｆｂ＝
2
633.7
／
8.43
＝
312.4
ｋｇ／ｃｍ
2
ｆｂ在
1600
ｋｇ
/
ｃｍ
2
以下所以强度足够。
壳体部作
耐压度
764
ｍｍ
A
ｑ
< br>
Mmax
＝（ｗ×
< br>L
＾
2
）／
8
＝
0.0764
×（
77/2
）×（
198
）＾
2
／
8
＝
14414.33
ｆｂ＝
1
4414.33
／
8.43
＝
1710
ｋｇ／ｃｍ
2
弯曲应力在
1600
ｋｇ／ｃｍ
2
以上，所以有一点问题。
?
例题
-2
?
求出上记
PJS-16-6
的耐压为－
1200
ｍｍ
A
ｑ时所需要的板厚。
材质为碳钢，筋只在正中央有一根。
据（式
A
-3
）
t
＝
b
／（ｆ／（
1.15
×
P
×
C
）
）＾
1/2
（ｃｍ）
与例题
-1
相同，所以以最弱的壳体部计算
C
的值使用壳体部
C
＝
2.6
静压负
压为
P
＝
1200
ｍｍ
A
ｑ＝
0.12
ｋｇ／ｃｍ
2
ｆ＝
1600
kg
／ｃｍ
2
ｂ＝
19.25
ｃｍ
将这些数值带入
(
式
A-3)
ｔ＝
19.25
／（
1600
／
1.15
×
0.12
×
2.6<
/p>
）＾
1/2
＝
19.
25
／（
1600
／
< br>0.3588
）＾
1/2
＝
19.25
／
66.77
< br>＝
0.2.89
ｃｍ
所以板厚为
3.2
ｍｍ
4
2<
/p>
、
圆形集尘机受内压时的耐压度（正压使用）
P
5
2
ｒ
料仓
圆锥筒体的强度
壳体
圆筒体的强度
检修门
平板强度
圆筒体的强度
天板强度
平板强度
2
―①
周围自由支撑且等分布负载的平面圆板的强度
f
＝±
1.
24
×
p
×（ｒ
/
ｔ）＾
2
(
式
A
―
4)
p
＝±
f
／（
1.2
4
×（ｒ
/
ｔ）＾
2
）
(
式
A
－
5)
ｔ＝±
f
／（
1.
24
×（ｒ
/
ｔ）＾
< br>2
）
(
式
A
－
6)
f
：板受的应力
（ｋｇ／ｃｍ
2
）
ｒ：受压力的圆的半径
（ｃｍ）
ｐ：等分布负载
（ｋｇ／ｃｍ
2
）
ｔ：板厚
（ｃｍ）
泊松数
ｍ＝
3
时
(
泊松比的倒数，泊松比根据材料
均不同，碳钢、不锈钢共
0.3
、
橡胶
0.4
～
0.5)
天板有加强筋时，据矩形平板的<
/p>
(
式
A
―
1)
进行计算。
筋
为碳钢时为了美观装在内侧，不锈钢时装在内侧是作为不锈钢的加强筋，所以要再外
侧装
碳钢的加强筋。
筋无论装在外还是在内，强度都是一样的。
2
－②
受内压的圆筒的强度
ｐ
内圧を受ける円筒
一般式
(
一
般には使用不可
)
ｆ＝ｐ×
D1
／（
2
×ｔ）
ｔ＝ｐ×
D1
／（
2
×ｆ）
(
式
A
－
7)
p
＝
f
×
2
×ｔ／
D1
(
式
A
－８
)
ｆ：円筒方向の応力
ｋｇ／ｃｍ
2
ｐ：内圧
ｋｇ／ｃｍ
2
D1
：円筒の内径
ｃｍ
ｔ：板厚
ｃｍ
压力容器构造规格式
ｔ
=
（ｐ×
D1<
/p>
／（
200
×
σ
a
×
η
―
2
ｐ×
(1
－
κ
)
）
）
+
α
(
式
A
‐
9)
ｐ＝
200
×
σ
a
×
η<
/p>
（ｔ
-
α
）
/(D1+2(1
－
κ
)
×（ｔ
-
α
）
) (
式
A
‐
10)
t
：最小板厚
（ｍｍ）
ｐ：使
用压力
(
内压
)
（ｋｇ
/
ｃｍ
2
）<
/p>
D1
：筒体的内径
（ｍｍ）
σ
a
：材料的材料容许抗拉应力
（ｋｇ／ｍｍ
2
）
6
η
：焊接接口效率
< br>(
没有孔
?
缺口等等的话
η
＝
1.0)
κ
：温度补正系数
温度
SS
SUS
2
－③、
受
内压的圆锥形筒体的强度
(
料仓
)
一般式
（化学装置设计者必带
ｐ
270
）
ｔ＝（
（
ｐ×
tan
α
）／（
< br>σ
a
×
cos
< br>α
）
）×ｈ
＝
p
×（
D/2
）／（
σ
a
×
cos
α
）
(
式
A
―
11)
ｐ＝
ｔ×
σ
a
×
c
os
α
／
(D
／
2)
(
式
A
―
12)
ｔ：板厚
（ｃｍ）
p
：压力
(kg
／ｃｍ
2)
α
：顶角的一半
(
度
)
D
：
料
仓
的
直径
（ｃｍ）
σ
a
：材料的容许抗拉应力
（ｋｇ／ｃｍ
2
）
ｈ：圆锥部分的高度
（ｃｍ）
压力容器构造规格式
ｔ＝（ｐ×
D
／（
200
×
cos
α
（
σ
a
×
η
―
0.006
×
p
）
）
）＋
α
(
式
A
－
13)
ｐ＝
<
/p>
200
×
cos
α
×
σ
a
×<
/p>
η
×（ｔ－
α
）
／（
D
＋
1.2
×
cos
α
×（ｔ－
α
）
）
(
式
A
－
14)
ｔ：板厚
（ｍｍ）
p
：压力
(kg
／ｃｍ
2)
α
：顶角的一半
(
度
)
D
：料仓的直径
（ｍｍ）
σ
a
：料的容许抗拉应力
（ｋｇ／ｍｍ
2
）
7
2
α
h
D
480
℃以下
510
℃
0.4
0.4
0.5
0.4
535
℃
0.7
0.4
565
℃
0.7
0.4
590
℃
620
℃以上
0.7
0.5
0.7
0.7
α
：腐れ代
(
一般
に
1
ｍｍ以上、
SUS
の場合は
0
でも可
)
（ｍｍ）