倒置耳座计算的心路历程
倒置耳座
某项目中，梁的位置和操作要求，需要耳座尽可能往上移动，在得知即使常规耳座再往上移也达不到配管要求时，竟然要求设备做个倒置的耳座放置在结构上。
耳座如下图所示：
设备只能悲催的计算这个耳座，可能需要应力分析。
常规耳座设计
为了提高耳座的整体性，设计成了刚性环耳座。按照常规的刚性耳座，设备是没有问题的。不过耳座倒过来应该如何计算呢？
常规的刚性环耳座计算主要分为两部分，刚性环和筋板的计算。
刚性环耳座计算
带刚性环的耳式支座计算疑问
1. 上下环板计算
其中刚性环耳座的上下环板计算的难点主要是如何获得刚性环耳座支承处的等效反力。此等效反力需要根据风和地震，水压和操作综合得出。
得到反力后，再根据规范的流程计算。从常规计算可以看出，不管风还是地震对于耳座来说都折算成了正压力来校核。这对我们的边界条件设置是有启发作用的。
2. 筋板的计算
主要是校核筋板的压应力是否足够。
最大压缩应力和许用压缩应力比较。
经过合算，此刚性环妥妥安全。
工程师思维
如果设备需要进行分析设计。那么是不是拿到模型就开始算呢？
有一部分分析设计人员有如下特点：
拿到图就建模，就是快；
建模特别详细，事无巨细全部考虑；
喜欢整体建模，所有的全部建上，不管对结果有没有影响；
网格划的特细致，榨干电脑最后一滴内存；
不知道常规如何计算，有何假设，边界条件望文生义；
算出来不合格，不知如何调整，只知道加厚；
能得到云图就写报告，根本不知道对不对。
压力容器工程师是怎么考虑的呢？
工程师会在计算之前就预先估计一下计算结果，不应该像无头苍蝇一样，是什么结构就按照什么结构计算。
如果经过估计，结果基本不合格，那么就不用分析建模了，先想一个合理的结构，再进行计算。
我们不妨用压力容器工程师思维考虑一下这个模型：
倒置刚性环和正放的刚性环，其主要区别是什么呢？
对于上下环板来说，计算是一样的。因为主要看上下环板和筒体的组合惯性矩。
对于筋板来说，筋板由正向受压变成倒置受拉，受力状况受到改善。所以筋板比原先更安全。
对于大环板来说，需要放置在承台上，所以在最薄弱的地方会出现在筋板边缘处，如下图。
简单核算一下此截面的剪切力：
剪切力=W/（PI*D*t），
其中W=设备重，D=危险截面直径，t=为大环板的厚度
计算发现是，剪切力校核不合格。
再核算一下此截面的弯矩
当做一个悬臂梁计算，发现弯曲正应力不合格。
也就是说此危险截面果真危险，诚不我欺。
所以需要做个优化的结构。
优化的结构
既然我们知道了危险截面，那么如何修改结构呢？
很显然是在上部再加筋板，提高危险截面的抗弯模量和剪切面积。
经过手动核算危险截面的惯性矩和剪切应力，获得了比较好的结果，终于可以建模分析了。
建模分析
经过分析模型，其设备筋板为12块，所以为了减少计算，建立1/12的模型。
其耳座细节结构如下：
其边界条件如下：
查询模型的体积，将设备实际重量（重量按照常规计算的底板反力/12，相当于已经考虑了风和地震对耳座的影响）折算等效密度，施加重力加速度，方向垂直向上。
2. 在对称边界施加对称约束
3. 在支座与承台处设置垂直位移为0
4. 施加内压以及液柱静压力，液柱静压力可以等效设备的液体重量。
到结果后最终评判是否可行。
应力值比较低，所以耳座是安全的。
你相信自己的结果吗
那么如何判断载荷施加是否正确呢？
个人经验是，提取支反力，看是否和预想的一致，在后处理模块中的list results中，查询Z方向的支反力，得到为1.734吨。
按照12等分，其设备介质加自重应该等于1.734*12=20.8吨。
查询设备重量，刚好等于预想的重量。
根据前面的猜测，由于其最大应力点应该在危险截面。结果符合前面的分析。
所以说，设备载荷施加是对的，结果是可信的。
欢迎关注信息：VCAD001， 一个压力容器人的自我修养。
