预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法，用于预应力钢丝缠绕式机架设计中相关参数的确定、缠绕方式的选择、缠绕层数、每层缠绕圈数和预紧力的计算以及钢丝静强度、疲劳强度的校核；通过确定预应力钢丝缠绕式机架设计中的各项参数、并立即对计算结果进行校核，使参数调整对计算结果的影响效果更快捷、更直观，使得整个计算和校核工作效率大大提高，从而为设计人员反复调整参数，寻找最优的解决方案带来了方便。

【技术实现步骤摘要】
预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法
本专利技术涉及工程应用的等静压
，具体涉及一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法。
技术介绍
等静压主机主要由超高压工作缸、机架及驱动系统组成，其中工作缸在工作过程中的轴向压力通过上、下端盖完全作用在机架上，也就是说通过机架约束工作缸的上、下端盖的位移，承受超高压压制时的轴向载荷。因此，机架的设计是否合理，在超高压工作时的安全性如何是等静压主机设计的关键技术之一。目前工程上常用的机架结构为预应力钢丝缠绕式结构，它由左右两根立柱和上下两个半圆梁构成一个框架，并在外部缠绕多层预应力钢丝，从而构成一个封闭结构，使得半圆梁上承受的压力转变成钢丝层的拉力。预应力钢丝缠绕式机架具有结构紧凑、重量轻、便于加工、运输和安装以及疲劳强度高、寿命长等优点。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种方便进行参数的调整和优化的预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法。考虑到现有技术的上述问题，根据本专利技术公开的一个方面，本专利技术采用以下技术方案：一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，包括：机架参数输入模块，用于输入工作缸压力p和半径r，机架窗口长度L、宽度w，预紧系数，立柱和半圆梁材料许用应力，安全系数，钢丝许用应力，立柱根数；立柱参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到立柱的截面积Ac和参数γ，根据参数γ选取λ的取值，并利用λ的参数计算出立柱厚度尺寸a和立柱宽度尺寸b；半圆梁参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到半圆梁半径R1；机架的钢丝缠绕参数设计模块，用于根据机架立柱宽度设计缠绕钢丝的槽宽，输入槽宽b0参数，输入选择缠绕的钢丝宽度，计算出每一层缠绕钢丝的圈数，输入钢丝的弹性模量Ew，立柱的弹性模量Ec，钢丝的截面积Sw，立柱的截面积Ac，计算一根钢丝与立柱的刚性比c，预紧力Fc，作用在一根立柱上的预紧力Fca，作用在一根立柱上的钢丝层上的总张力Fw，输入不失稳安全系数n4，计算立柱临界载荷Pk，并判断立柱会不会失稳，如果失稳，则调整前面的参数重新计算，直到获得满意的结果；缠绕层数设计模块，用于根据钢丝的摩擦系数μ和一根钢丝的厚度Δ，计算获得钢丝层最内层半径R1，钢丝层最外层半径R2，每层缠绕的圈数m；并自动为缠绕层数z设定一个初始值，并计算出作用在一根立柱上的预紧力Fca2，与以上计算获得的作用在一根立柱上的预紧力Fca比较，若两者不相等则增加/减小缠绕层数，循环计算，直到Fca2与Fca相近时，以得到缠绕层数z值；缠绕方式确定模块，用计算出R2/R1，2L/R1，再通过与对照表比较以得到缠绕类型。为了更好地实现本专利技术，进一步的技术方案是：根据本专利技术的一个实施方案，还包括钢丝初张力计算模块，用于计算出每一层钢丝缠绕初张力，并生产报表，作为实际缠绕时钢丝预紧力的设定值。根据本专利技术的一个实施方案，还包括钢丝静强度校核模块，用于计算最内层钢丝最大应力σ3max和最外出钢丝最大应力σ4max，二者再分别与钢丝许用应力进行比较σ3，以此判定钢丝静强度是否符合设计要求。根据本专利技术的一个实施方案，还包括钢丝疲劳强度校核模块，用于控制钢丝的应力变动满足其中：σ3max——最内层钢丝最大应力；σ3min——最内层钢丝最小应力。根据本专利技术的一个实施方案，还包括生成计算说明书模块，用于将计算过程和计算结果、校核结果输出为计算说明书。本专利技术还可以是：一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计方法，包括：输入工作缸压力p和半径r，机架窗口长度L、宽度w，预紧系数，立柱和半圆梁材料许用应力，安全系数，钢丝许用应力，立柱根数；根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到立柱的截面积Ac和参数γ，根据参数γ选取λ的取值，并利用λ的参数计算出立柱厚度尺寸a和立柱宽度尺寸b；根据输入的参数计算得到半圆梁半径R1；根据机架立柱宽度设计缠绕钢丝的槽宽，输入槽宽b0参数，输入选择缠绕的钢丝宽度，计算出每一层缠绕钢丝的圈数，输入钢丝的弹性模量Ew，立柱的弹性模量Ec，钢丝的截面积Sw，立柱的截面积Ac，计算一根钢丝与立柱的刚性比c，预紧力Fc，作用在一根立柱上的预紧力Fca，作用在一根立柱上的钢丝层上的总张力Fw，输入不失稳安全系数n4，计算立柱临界载荷Pk，并判断立柱会不会失稳，如果失稳，则调整前面的参数重新计算，直到获得满意的结果；根据钢丝的摩擦系数μ和一根钢丝的厚度Δ，计算获得钢丝层最内层半径R1，钢丝层最外层半径R2，每层缠绕的圈数m；并自动为缠绕层数z设定一个初始值，并计算出作用在一根立柱上的预紧力Fca2，与以上计算获得的作用在一根立柱上的预紧力Fca比较，若两者不相等则增加/减小缠绕层数，循环计算，直到Fca2与Fca相近时，以得到缠绕层数z值；计算出R2/R1，2L/R1，再通过与对照表比较以得到缠绕类型。根据本专利技术的一个实施方案，还包括计算出每一层钢丝缠绕初张力，并生产报表，作为实际缠绕时钢丝预紧力的设定值。根据本专利技术的一个实施方案，还包括计算最内层钢丝最大应力σ3max和最外出钢丝最大应力σ4max，二者再分别与钢丝许用应力进行比较σ3，以此判定钢丝静强度是否符合设计要求。根据本专利技术的一个实施方案，还包括控制钢丝的应力变动满足其中：σ3max——最内层钢丝最大应力；σ3min——最内层钢丝最小应力。根据本专利技术的一个实施方案，还包括将计算过程和计算结果、校核结果输出为计算说明书。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：本专利技术的预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统及其方法，用于预应力钢丝缠绕式机架设计中相关参数的确定、缠绕方式的选择、缠绕层数、每层缠绕圈数和预紧力的计算以及钢丝静强度、疲劳强度的校核；通过确定预应力钢丝缠绕式机架设计中的各项参数、并立即对计算结果进行校核，使参数调整对计算结果的影响效果更快捷、更直观，使得整个计算和校核工作效率大大提高，从而为设计人员反复调整参数，寻找最优的解决方案带来了方便。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。1.机架参数设计在机架参数设计模块中输入工作缸压力p和半径r，自动计算出机架工作载荷，还需输入机架窗口长度L、宽度w，预紧系数，立柱和半圆梁材料许用应力，安全系数，钢丝许用应力，立柱根数，这些参数是等静压机架设计的基本数据，将作为后续计算的输入参数。2.立柱参数设计立柱参数设计模块中，可以根据卡片1中输入的参数计算得到立柱的截面积(Ac)和参数γ，根据参数γ选取λ的取值，并利用λ的参数计算出立柱尺寸a(厚度)和立柱尺寸b(宽度)。3.半圆梁参数设计通过该半圆梁参数设计模块计算获得半圆梁半径R1。4.机架的钢丝缠绕参数设计该机架的钢丝缠绕参数设计模块中，根据机架立柱宽度设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，其特征在于，包括：机架参数输入模块，用于输入工作缸压力p和半径r，机架窗口长度L、宽度w，预紧系数，立柱和半圆梁材料许用应力，安全系数，钢丝许用应力，立柱根数；立柱参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到立柱的截面积Ac和参数γ，根据参数γ选取λ的取值，并利用λ的参数计算出立柱厚度尺寸a和立柱宽度尺寸b；半圆梁参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到半圆梁半径R1；机架的钢丝缠绕参数设计模块，用于根据机架立柱宽度设计缠绕钢丝的槽宽，输入槽宽b0参数，输入选择缠绕的钢丝宽度，计算出每一层缠绕钢丝的圈数，输入钢丝的弹性模量Ew，立柱的弹性模量Ec，钢丝的截面积Sw，立柱的截面积Ac，计算一根钢丝与立柱的刚性比c，预紧力Fc，作用在一根立柱上的预紧力Fca，作用在一根立柱上的钢丝层上的总张力Fw，输入不失稳安全系数n4，计算立柱临界载荷Pk，并判断立柱会不会失稳，如果失稳，则调整前面的参数重新计算，直到获得满意的结果；缠绕层数设计模块，用于根据钢丝的摩擦系数μ和一根钢丝的厚度Δ，计算获得钢丝层最内层半径R1，钢丝层最外层半径R2，每层缠绕的圈数m；并自动为缠绕层数z设定一个初始值，并计算出作用在一根立柱上的预紧力Fca2，与以上计算获得的作用在一根立柱上的预紧力Fca比较，若两者不相等则增加/减小缠绕层数，循环计算，直到Fca2与Fca相近时，以得到缠绕层数z值；缠绕方式确定模块，用计算出R2/R1，2L/R1，再通过与对照表比较以得到缠绕类型。...

【技术特征摘要】
1.一种预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，其特征在于，包括：机架参数输入模块，用于输入工作缸压力p和半径r，机架窗口长度L、宽度w，预紧系数，立柱和半圆梁材料许用应力，安全系数，钢丝许用应力，立柱根数；立柱参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到立柱的截面积Ac和参数γ，根据参数γ选取λ的取值，并利用λ的参数计算出立柱厚度尺寸a和立柱宽度尺寸b；半圆梁参数设计模块，用于根据所述机架参数输入模块输入的参数计算得到半圆梁半径R1；机架的钢丝缠绕参数设计模块，用于根据机架立柱宽度设计缠绕钢丝的槽宽，输入槽宽b0参数，输入选择缠绕的钢丝宽度，计算出每一层缠绕钢丝的圈数，输入钢丝的弹性模量Ew、立柱的弹性模量Ec、钢丝的截面积Sw和立柱的截面积Ac，计算一根钢丝与立柱的刚性比c、预紧力Fc、作用在一根立柱上的预紧力Fca和作用在一根立柱上的钢丝层上的总张力Fw，输入不失稳安全系数n4，计算立柱临界载荷Pk，并判断立柱会不会失稳，如果失稳，则调整前面的参数重新计算，直到获得满意的结果；缠绕层数设计模块，用于根据钢丝的摩擦系数μ和一根钢丝的厚度Δ，计算获得钢丝层最内层半径，钢丝层最外层半径R2，每层缠绕的圈数m；并自动为缠绕层数z设定一个初始值，并计算出作用在一根立柱上的预紧力Fca2，与以上计算获得的作用在一根立柱上的预紧力Fca比较，若两者不相等则增加/减小缠绕层数，循环计算，直到Fca2与Fca相近时，以得到缠绕层数z值；缠绕方式确定模块，用于计算出R2/R1，2L/R1，再通过与对照表比较以得到缠绕类型。2.根据权利要求1所述的预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，其特征在于，还包括钢丝初张力计算模块，用于计算出每一层钢丝缠绕初张力，并产生报表，作为实际缠绕时钢丝预紧力的设定值。3.根据权利要求1所述的预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，其特征在于，还包括钢丝静强度校核模块，用于计算最内层钢丝最大应力σ3max和最外层钢丝最大应力σ4max，二者再分别与钢丝许用应力σ3进行比较，以此判定钢丝静强度是否符合设计要求。4.根据权利要求1所述的预应力钢丝缠绕式等静压机架的设计系统，其特征在于，还包括钢丝疲劳强度校核模块，用于控制钢丝的应力变动满足其中：σ3max——最内层钢丝最大应力；σ3min——最内层钢丝最小应力。5.根据权利要求1至4任意一项所述的预应力钢丝缠...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维，樊星，鲍延年，陈良军，曹磊，蒋道建，吕欣，刘彤，何碧，范玉德，陈利东，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51