简单聊聊管板的计算模型
原创
褚建伟
欧标美标压力容器设计
欧标美标压力容器设计
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主要针对国标，ASME,EN13445等国内外标准的压力容器的设计，偶尔会有些分析方面的内容；总结标准，交流分享设计心得和问题处理
发表于
聊管壳式换热器管板计算模型，我们要先了解几个基本的概念：：剪切，简支，固支，弹性基础板等；不做科普，只是简单说一下。
剪切：简单点说就是方向相反的两个力作用点/线很近，对物体相邻的截面造成的相对错动。在这个截面上的力就是剪切力，截面的变形就是剪切变形。
重点是方向相反。理解不了的回家拿剪刀剪纸，剪包装袋。。。
理工科的学生应该都学过简支梁和固支梁，有些还学过简支板和固支板。
无论是生活还是我们罐子行业的工作中遇到的，很少有完全的简支和完全的固支，大部分结构实际都是处于简支和固支之间的。
工作中为了能计算就把偏简支的简化成简支，偏固支的简化成固支。
梁和板（长，圆）虽然有区别，但是就理解简支和固支来说没有本质的区别，就理解最大弯矩或最大应力的位置来说也没有本质的区别。
理解了简支和固支并把管板计算模型对应上，换热器管板周边是否有剪力，是否有弯矩就很好理解了。再深一点点也就理解了最大应力点是在中心还是在边缘了。
对于梁和板来说非厚度/长度方向应力怎么出来的，主要是在弯矩作用下产生的，也就是说弯矩大的位置应力大;因为正应力=M/W，M弯矩，W截面模量。
承受均布载荷的梁：简支梁最大弯矩在中心；固支梁最大弯矩在固支点，梁中心的弯矩也较大但也只是边缘的一半。
梁和板还是有区别的，因为板中还有一类弹性基础板，如果弹性支撑很强（正常的换热器的换热管达不到，锅炉的大换热管薄管板有可能），简支圆板最大应力也可能发生在边缘（见文章尾部弹性基础圆板弯矩图）。
梁的剪力和弯矩图见下方，弹性基础板的弯矩图见文章结尾处。
力学不好的再上去看一下简支和固支；然后好理解管板的计算模型是选用的简支考虑缩小系数，还是选用的固支考虑放大系数。
1）管板连接完整筒体的都是能传递弯矩的，所以管板和完整筒体连接的都是选用固支模型为基础的。2）只有a型是简支的计算模型，其它的b，c，d，e，f都是固支计算模型。
上面这两句话的结论稍微有点武断（因为固定管板换热器的管板的计算模型稍有不同）但不影响最终的结论，因为也是考虑了边缘的弯矩的也可以算做是按固支模型。管板的支撑条件示意图见下图，有每种管板的简支，固支的表达。
只是在压力载荷作用下：正常的（GB151正文的固定管板，U形管,浮头）换热器的管板，固支的最大应力在边缘，简支的最大应力在中心！
简支和固支只和结构形式有关，和管壳程哪程受压无关！
弹性基础板：简单理解就是装了弹簧的板。也就是说板在力的作用下弹簧会拉着板阻止板的变形。
只有换热管固定在一个管板上的不具备这种功能，和两块管板连接的都有弹簧功能，只是弹簧的刚度大还是小的事。
正常的换热器（U,浮头，固定），换热管的加强系数都不大，大部分属于第一行和第二行；我框起来的第一行和换热管无加强作用（K=0）的U形管换热器的管板弯矩图基本一致。
你要走，她和或他拉着你不让走，就产生了剪切；还有外部（法兰力矩）引起的剪切。
你要走，她和或他死命的拉着你不让走，就产生了剪切和弯矩；还有来自外部的弯矩（法兰力矩）。
说了这么多应该知道各种管板模型边缘是否有剪切，是否有弯矩，最大应力发生在哪个位置了吧！
如果看了几遍还不懂，可能是我太失败了，语文学的太差了（实际也只能考2/3的分数，一般差），语言表达能力有问题！
最后说明一下：最大应力位置只是根据管板的计算模型分析，不代表换热器的SW6计算结果的应力分布，也不代表ANSYS分析结果的应力分布；直白点说只针对考题。我的分析和考题答案是否一致我不知道，因为不知道出题专家给的答案是否是按简支固支计算模型给的，只能说可能性很大！
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