撓度的實(shí)例教程
平蓋的撓度
換熱器中,管箱采用平蓋法蘭的比較常出現(xiàn),優(yōu)勢(shì)是平蓋法蘭拆卸方便,檢查維修時(shí),不必拆卸管道。不足之處是平蓋受力不好,材料一般為鍛件,厚度較大,費(fèi)用比較高。
換熱器的管箱法蘭蓋和普通法蘭蓋有什么不同呢?
對(duì)于管箱無(wú)分程隔板的平蓋,和常規(guī)平蓋一樣。
對(duì)于管箱有分程隔板的平蓋,按照GB/T 151-2014,需要滿足其撓度要求。請(qǐng)注意規(guī)范中的式(7-5)和式(7-6)是等價(jià)的。
DN<=600mm,撓度小于等于0.8mm;
DN>600mm,撓度小于等于DN/800且不大于2mm。
由于需要控制撓度,所以在很多時(shí)候,需要增加平蓋的厚度。
TEMA的要求
在TEMA RCB-9.2.1條中,有類似的要求,其撓度限制條款為:
DN<=24"(610mm),撓度小于等于0.8mm;
DN>24"(610mm),撓度小于等于DN/800。
沒有GB151中要求的最大上限撓度2mm的要求。
撓度的計(jì)算公式是一模一樣。
另外要注意的是,應(yīng)該用英制的Nominal diameter來(lái)考慮,否則用會(huì)出現(xiàn)臨界點(diǎn)撓度要求不連續(xù)(610/800=0.7625mm,而非0.8mm)。
對(duì)于單程管箱,或者其他與管箱平蓋之間無(wú)分程隔板墊片密封要求的,無(wú)需考慮撓度的要求。
撓度超標(biāo)怎么辦
撓度超出限制怎么辦呢?
在GB151中,只有一種方法,就是加厚平蓋。
在TEMA中,給出了3種方法:
1. 以計(jì)算撓度與限制撓度比值的立方根的關(guān)系,增加管箱平蓋厚度。(加厚)
2. 使用strong backs。(應(yīng)該是加強(qiáng)部件,類似于平蓋加筋,平蓋加補(bǔ)強(qiáng)等,不是主流方法,慎用,詳見往期精彩的解讀。)
3. 更改結(jié)構(gòu)形式。(比如采用橢圓形封頭等。)
展開 從仿真結(jié)果角度,也可以得出積分法計(jì)算梁撓度理論,撓曲線方程的成立是有條件的:梁軸向變形不影響撓度
對(duì)于大撓度問題,在幾何非線性分析中,固定鉸支座由于不能縱向移動(dòng),所以撓度求解結(jié)果會(huì)比可動(dòng)鉸支座要小,當(dāng)然,直覺上肯定也是這樣。
最常用的就是這種動(dòng)撓度計(jì)了,這需要搭架子,用磁力表架把撓度計(jì)豎向“頂”到梁底,然后通過(guò)數(shù)據(jù)線把實(shí)時(shí)變化的撓度數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)中。
這是激光撓度計(jì),長(zhǎng)得樣子和全站儀類似,從儀器端發(fā)射一束激光到事先安裝在梁上的標(biāo)靶,然后通過(guò)激光發(fā)射與反射的時(shí)間與角度差異,自動(dòng)計(jì)算出梁的動(dòng)撓度。
常用的這些傳感器,要么是布置起來(lái)比較麻煩,要么是設(shè)備復(fù)雜造價(jià)高。
有沒有一種替代品呢?Ali博士給了一個(gè)思路:
圖中的VVS,是“Virtual Visual Sensors”的縮寫,虛擬視覺傳感器,其實(shí)就是在待測(cè)點(diǎn)貼上一個(gè)黑白片,在地面上的固定點(diǎn)安裝錄像機(jī)——注意不是傳統(tǒng)的拍照片哦,是錄像,錄像就可以記錄在時(shí)間軸上的影像動(dòng)態(tài)變化。
在錄制一段時(shí)間后,把視頻取出,通過(guò)計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行圖像處理運(yùn)算,對(duì)黑白片的移動(dòng)進(jìn)行判斷。
這就是計(jì)算機(jī)看到的不同時(shí)刻黑白片移動(dòng)的效果。
之所以采用黑白片,主要是因?yàn)槎哳伾珜?duì)比度最強(qiáng),至于對(duì)不同時(shí)刻位移的計(jì)算,文中也提出了,圖像中的一個(gè)像素大小與實(shí)際待測(cè)電的位移大小是可以對(duì)應(yīng)的。
算法的難點(diǎn),一個(gè)是待測(cè)點(diǎn)與視頻錄制點(diǎn)的不在相同標(biāo)高,角度需要在算法中進(jìn)行修正。
另一個(gè)難點(diǎn),是這種通過(guò)錄像機(jī)采集信息的方法,對(duì)環(huán)境光線的影響比較敏感。這在觀測(cè)時(shí)間短的荷載試驗(yàn)過(guò)程中還不明顯,要是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的健康監(jiān)測(cè),就需要算法單獨(dú)對(duì)不同光線下的靈敏度進(jìn)行調(diào)整了。
這是利用哥倫比亞大學(xué)課題組事先安裝的標(biāo)靶進(jìn)行的實(shí)橋觀測(cè),實(shí)踐證明利用VVS的這種方法有非常好的效果。
說(shuō)幾句題外話,Ali博士的這篇SCI寫的極好,即便我與他的研究方向不同,仍然可以在5~10分鐘把他的這篇9頁(yè)的論文讀完,他把故事將得很好,非常值得借鑒。
展開 考慮了撓曲率的梁截面分析Matlab程序
通過(guò)輸入撓度變化率、截面信息、本構(gòu)可以計(jì)算得到彎矩曲率關(guān)系和荷載撓度曲線
具體分析過(guò)程如下: