一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法、设备及存储介质技术

一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法、设备及存储介质，属于螺栓应力计算技术领域。本发明专利技术的方法包括步骤S100、采用相似三角形原理得出第i个螺栓载荷下的变形量、中心到第i螺栓载荷的距离、受压螺栓到中心孔距离和受压螺栓轴向的变形量的比值关系；步骤S200、将中心到第i螺栓载荷的距离、两侧螺栓孔间距Li和受压螺栓到中心孔距离a存在的关系代入到步骤S100的关系式中，并做相应变换得到第i个螺栓载荷下的变形量；步骤S300、求解出关于受压螺栓到中心孔距离a的一元二次方程式；步骤S400、求解螺栓最大载荷；步骤S500、利用拉伸应力计算公式求解螺栓的应力值。本发明专利技术的方法有很强的指导性，适于推广使用。适于推广使用。适于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法、设备及存储介质，属于螺栓应力计算


技术介绍

[0002]石化容器是石油和化工设备的简称，是指从石油钻采开始到运输直到加工成化工成品的一系列过程中所用到设备的总称。主要包括塔设备、换热器、反应器、储罐和各种壳装装备在内的静设备以及输送介质的动设备。
[0003]石化容器和大型钢结构件主要采用地脚螺栓的方式实现安装和固定。石化容器和大型钢结构件的在役阶段产生缺陷之一是螺栓缺陷，包括螺纹缺陷、螺栓预紧力降低、螺栓应力松弛及螺栓断裂等，当出现上述情况时，用于安装和固定设备的螺栓应力和疲劳结果增大，最终失效，这将会严重影响设备的正常与安全运行。
[0004]目前对于石化容器及大型钢结构件的地脚螺栓，没有比较精确的理论计算方法，大多基于估算或粗算，计算结果不是冒进就是保守，没有比较客观的评价地脚螺栓，尤其是设备安装在陆地上，船体上，或者安装在汽车或火车上，都会受到或地震、或海浪、或紧急刹车、抖动等产生的附加力矩，往往将其螺栓拉断，造成危害。
[0005]因此亟需一种螺栓应力计算方法，以解决石化容器及大型钢结构件的地脚螺栓没有精准的计算方法，导致设备的螺栓应力和疲劳强度增大，最终失效，影响设备的正常与安全运行的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述技术问题，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0007]本专利技术提供了一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法，针对鞍式支座实现的螺栓应力计算，鞍式支座包括底座腹板和筋板，底座上横向贯通有腹板，腹板与底座垂直布置，在腹板的两侧均布有多个筋板，在底座上加工有多个用于螺栓安装的通孔；
[0008]本专利技术包括以下步骤：步骤S100、采用相似三角形原理得出第i个螺栓载荷下的变形量、中心到第i螺栓载荷的距离、受压螺栓到中心孔距离和受压螺栓轴向的变形量的比值关系；步骤S200、将中心到第i螺栓载荷的距离、两侧螺栓孔间距Li和受压螺栓到中心孔距离a存在的关系代入到步骤S100的关系式中，并做相应变换得到第i个螺栓载荷下的变形量；步骤S300、求解出关于受压螺栓到中心孔距离a的一元二次方程式；步骤S400、求解螺栓最大载荷；步骤S500、利用拉伸应力计算公式求解螺栓的应力值。
[0009]具体步骤为：
[0010]步骤S100、采用相似三角形原理得出第i个螺栓载荷下的变形量δi、中心到第i螺栓载荷的距离li、受压螺栓到中心孔距离a和受压螺栓轴向的变形量b的比值关系：
[0011][0012]步骤S200、将中心到第i螺栓载荷的距离li、两侧螺栓孔间距Li和受压螺栓到中心孔距离a存在的关系li＝Li
‑
a代入到公式(1)中，并做相应变换得到：
[0013][0014]又因，第i个螺栓受力为应力与面积的乘积或应力应变胡克公式得出：
[0015][0016]式中，σi为第i螺栓的应力值，Ab为螺栓面积值，εi为第i个螺栓应变，E为螺栓材料的弹性模量，δi第i个螺栓载荷下的变形量，B为组件横向截面尺寸，
[0017]将公式(2)代入到公式(3)中，得出第i个螺栓受力Fi：
[0018][0019]同理，单位长度的螺栓载荷q，可以写成压应力乘以底座长度D的乘积，D为线性变化值，随D值的增大q值也随增大；
[0020][0021]受压螺栓到中心孔距离长度a范围内的压缩区域长度受力的计算，可以通过力的平衡方程计算，F为螺栓受到的总力，其受力之和为0：
[0022][0023][0024]将公式(4)和公式(5)代入公式(7)得：
[0025][0026][0027]将公式(9)按安装螺栓的排数N，从1到N求和，得到安装的N排螺栓的一元二次方程式：
[0028][0029]步骤S300、对公式(10)进行化简并解出关于受压螺栓到中心孔距离a的一元二次方程式得到受压螺栓到中心孔距离a的值：
[0030][0031]步骤S400、根据力矩平衡方程求解螺栓最大载荷：
[0032][0033]化简公式(12)可得：
[0034][0035]将公式(4)和公式(5)代入公式(13)得：
[0036][0037]化简公式(14)得：
[0038][0039]公式(4)可以写成：
[0040][0041]将中心到第i螺栓载荷的距离li、两侧螺栓孔间距Li和受压螺栓到中心孔距离a存在的关系li＝Li
‑
a代入公式(16)得：
[0042][0043]将公式(15)代入到公式(17)中得：
[0044][0045]步骤S500、由拉伸应力计算公式可知螺栓的应力值：
[0046][0047]将公式(18)和li＝Li
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a代入公式(19)，得到螺栓的应力值σ关系式为：
[0048][0049]一种由附加力矩引起的螺栓应力计算设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现一种由附加力矩引起的螺栓应力计
算方法。
[0050]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法。
[0051]本专利技术具有以下有益效果：
[0052]1、本专利技术提出的螺栓应力计算方法，提出石化容器及大型钢结构件的地脚螺栓受力计算方法，通过螺栓应力计算，能够有效分析设备的螺栓应力和疲劳强度变化，根据螺栓受力情况，选择有效的螺栓选配方案，以满足石化容器及大型钢结构件地脚螺栓的安装，提高设备运行的稳定性，降低设备运行风险。
[0053]2、本专利技术为验证力学分析仿真的正确性或工程施工现场不具备仿真计算的条件下的补充方法，尤其是对于核电厂大型设备支撑，按本方法计算可以初步确定各主要承压件的厚度和规格大小，本专利技术的方法有很强的指导性，适于推广使用。
附图说明
[0054]图1是鞍式支座简图；
[0055]图2是基于鞍式支座的螺栓受力分析计算方法数学模型图；
具体实施方式
[0056]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0057]具体实施方式一：
[0058]结合图1和图2所示，本实施方式提供了一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法，针对鞍式支座实现的螺栓应力计算，鞍式支座包括底座1、腹板2和筋板3，底座1上横向贯通有腹板2，腹板2与底座1垂直布置，在腹板2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由附加力矩引起的螺栓应力计算方法，是针对鞍式支座实现的螺栓应力计算，鞍式支座包括底座、腹板和筋板，底座上横向贯通有腹板，腹板与底座垂直布置，在腹板的两侧均布有多个筋板，在底座上加工有多个用于螺栓安装的通孔，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100、采用相似三角形原理得出第i个螺栓载荷下的变形量δi、中心到第i螺栓载荷的距离li、受压螺栓到中心孔距离a和受压螺栓轴向的变形量b的比值关系：步骤S200、将中心到第i螺栓载荷的距离li、两侧螺栓孔间距Li和受压螺栓到中心孔距离a存在的关系li＝Li
‑
a代入到公式(1)中，并做相应变换得到：又因，第i个螺栓受力为应力与面积的乘积：式中，σi为第i螺栓的应力值，Ab为螺栓面积值，εi为第i个螺栓应变，E为螺栓材料的弹性模量，δi第i个螺栓载荷下的变形量，B为组件横向截面尺寸；将公式(2)代入到公式(3)中，得出第i个螺栓受力Fi：同理，单位长度的载荷q，可以写成压应力乘以与螺栓连接的底座长度D的乘积；受压螺栓到中心孔距离长度a范围内的压缩区域长度受力的计算，可以通过力的平衡方程计算：方程计算：将公式(4)和公式(5)代入公式(7)得：将公式(4)和公式(5)代入公式(7)得：将公式(9)按...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟力波，王凤君，邱砚明，徐树林，范业娇，刘艳鹏，
申请(专利权)人：哈电发电设备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：