【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压容器设计与制造，具体涉及一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧力计算方法。
技术介绍
1、多层包扎球壳，即是由内球壳及若干层紧密贴合的层板包扎而成，其主要应用于高压球形容器或高压筒形容器中的半球形封头中；其内壳及层板主要为薄钢板卷制而成，一般内壳较厚、层板较薄；制作时，在内壳上采用钢丝箍紧或机械手或液压方式逐层夹紧包扎层板，因而在制造过程中由于包扎箍紧力的影响，可在内壳处产生环向、径向及经向预压应力，在最外层层板产生环向预拉应力，进而使得设备在操作工况产生有利的影响，抵消一部分靠近内侧由于内压引起的较高环向拉应力，增大一部分靠近外侧由于内压引起的较低环向拉应力，起到“削峰填谷”的作用，使得多层包扎球壳沿壁厚方向应力分布更为均匀与合理。
2、等强度设计，则是指通过合理的设计使机构、设备的零部件处在大约相等的强度条件下，从而让各个零部件同时进入失效阶段；等强度设计的最大好处，是不会造成材料的冗余浪费；然而，多层包扎球壳设计与制造过程中的一个难点是如何定量地确定各层层板的包扎夹紧力，使其在服役工况下处在一个等强度的状态中。现有的技术资料中，并未把等强度的理念应用于多层包扎球壳的设计与制造过程中，更没有与之相关的各层层板所需的包扎夹紧力的确定方法。因而，在工程领域，目前尚缺失一种基于等强度设计的多层包扎球壳的各层层板所需的包扎夹紧力的确定方法，亟待解决。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧力计算方法，其特征在于包括以下步骤：
4、s1.确定多层包扎球壳的结构参数；
5、s2.根据下式计算操作工况下内壳内壁的环向应力 σ t,内：
6、；
7、式中：
8、 π为圆周率；
9、 n为层板总层数；
10、 f k为第 k层层板所需的包扎夹紧力，单位n；1≤ k≤ n；
11、 r k为第 k层层板的内半径，单位mm；
12、 ri为球壳的内半径，单位mm；
13、 ro为球壳的外半径，单位mm；
14、 p为操作工况下的球壳内压，单位mpa；
15、s3.根据下式计算操作工况下第 m层层板内壁的环向应力 σ t,m：
16、；
17、式中：
18、 t m为第 m层层板厚度，单位mm；1≤ m≤ n-1；
19、 f m为第 m层层板所需的包扎夹紧力，单位n；
20、 r m为第 m层层板的内半径，单位mm；
21、 f m+1为第 m+1层层板所需的包扎夹紧力，单位n；
22、 r m+1为第 m+1层层板的内半径，单位mm；
23、s4.根据下式计算操作工况下最外层层板内壁的环向应力 σ t,n：
24、；
25、式中：
26、 f n为最外层层板所需的包扎夹紧力，单位n；
27、 t n为最外层层板厚度，单位mm；
28、 r n为最外层层板的内半径，单位mm；
29、s5.令 σ t,内= σ t,m= σ t,n，即求得各层层板所需的包扎夹紧力。
30、优选的，多层包扎球壳的结构参数包括球壳的内半径 ri、内壳厚度 t内、层板厚度 t层、层板总层数 n、球壳的外半径 ro以及每层层板的内半径。
31、本专利技术的有益效果在于：
32、（1）计算方法的科学性。
33、本专利技术所提的计算方法，具有相当的科学性与理论性，可作为一种通过确定各层层板的夹紧力，使多层包扎球壳在操作工况下能处于等强度状态下，内壳及各层层板能同时进入弹性失效阶段，从而最优化地应用材料强度储备。
34、（2）计算方法快速简洁。
35、本专利技术在多层包扎球壳结构已知的几何参数和材料参数的基础之上，进行逐步代数运算便可得出各层层板所需的包扎夹紧力，使得内壳及各层层板内壁的环向应力相等，最终达到多层包扎球壳在操作工况下的等强度目的。至此，本专利技术解决了当前技术困境，实现了规范化和精准化的在线计算效果，且整个计算过程简洁快速，也保证了工程计算中的实用性。
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1.一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧力计算方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧力计算方法，其特征在于：多层包扎球壳的结构参数包括球壳的内半径ri、内壳厚度t内、层板厚度t层、层板总层数n、球壳的外半径ro以及每层层板的内半径。
【技术特征摘要】
1.一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板夹紧力计算方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于等强度设计的多层包扎球壳层板...
【专利技术属性】
技术研发人员：解奕晨，汪志福，牛铮，秦宗川，戴兴旺，范海俊，陈梦真，符敏博，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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