沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章强度设计
液压试验状态赤道线的液柱高度 hTe?5760mm 操作状态下物料在赤道线的液柱高度静压力
Poe?hoe?2g?10?9?5760?480?9.8?10?9?0.027MPa 液压物料在赤道线的液柱高度静压力
?9 P?5760?1000?9.8?10?9?0.06MPa Te?hTe?3g?10 球壳赤道带的有效厚度： ?e??n2?C?28?1?27mm 操作状态下球壳赤道线的薄膜应力 ?oe??P?Poe??Di??e?
4?e ??0.1?0.029??11520?27?
4?27 ?13.8MPa
液压下球壳赤道线的薄膜应力 ?Te??PT?PTe???Di??e?
4?e ??0.125?0.1??11520?27?
4?27 ?24.06MPa 球壳内径 Ri?5760mm 球壳材料的泊松比：μ=0.3
球壳材料0Cr18Ni9的弹性模量 Es=193?103Mpa 操作状态下的支柱偏心距离
M01??oeRiw0E14.3?5760?16.515?105（1-?）??（1-0.3）?5.089?105N?mm 3193?10液压下支柱的偏心距离
MT1??oeRiw0E25.68?5760?1.012?106（1-?）??（1-0.3）?5.56?105N?mm 3193?10（2）附加弯矩
操作状态下支柱的附加弯矩
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6EsI?oeRi2L6?193?103?1.94?108?14.3?61502?2584M02?（1-）（1-?）??（1-）（1-0.3）280008000H0E80002?193?103?3.91?105N?mm液压态下支柱的附加弯矩
MT26EsI?oeRi2L6?193?103?25.68?1.94?108?61502?2584?（1-）（1-?）??（1-）（1-0.3）2H08000H0E80002?193?103?7.03?105N?mm（3）拉杆载荷的水平合力作用在支柱上的弯矩 ① 重力载荷形成的作用在支柱上的水平分力 操作状态下重力载荷形成的水平分力
2G0Ap180?2?5.23?1056782P01?sin?cos?sin???sin35??cos235?sin18??693NKnAn1.027?1011524液压状态下重力载荷形成的水平分力
6GTAp180?2PT1?sin?cos?sinKnAn 62?1.07?10678???sin35??cos235?sin18??1435N1.027?1011524② 由最大弯矩形成的作用在支柱上的水平分力
4MmaxAp180?4?6.41?1096782P2?sin?cos?sincos?????sin35??cos235?sin18?cos1KnRAn1.027?10?576011524?2514N③由水平地震力和水平分力Fmax形成的作用在支柱上的水平分力
22180?2P3?-sinFmax???2.49?106?0.312??47858N
nn10④水平分力总和
操作状态下的总水平分力
P3?P01?P2?P3?687?2749-47858?-44422N 液压状态下的总水平分力
PT?PT1?P2?P3?1405?2749-47858?-43704N ⑤拉杆载荷的水平分力作用在支柱上的弯矩 操作状态下形成的弯矩
2P0L2l22?(?44442)?54162?25842 M03????3.399?107N 33H0800017
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（4）总弯矩
操作状态下支柱的总弯矩
M0?M01?M02?M03?5.214?105?3.91?105-3.399?107?-3.308?107 液压状态下支柱的总弯矩
MT?MT1?MT2?MT3?5.74?105?7.03?105-3.344?107?-3.216?107N
3.2.3支柱稳定性校核
计算长度系数 k3?1 支柱的惯性半径 rJi?A?1.94?10811524?129.7mm 支柱的长细比 ??k3H01?r?80007?61.68 i129.支柱材料0Cr18Ni9常温下的屈服点 ?s?205Mpa 弯矩作用平面内的轴心受压支柱稳定系数?p?0.720 等效弯矩系数=?m?1 界面塑性发展系数 r?1.15
单个支柱的截面系数 42 I??（d40?d1）?3.14?(3774?3574)32d1.03?106mm3
032?377?欧拉临界力
?2 WEsAEx??2?3.142?193?103?1152461.682?5.823?106N 支柱材料的许用应力 [?]sc??1.5?137Mpa
操作状态下支柱的稳定校核
WT??mM01.012?106?107)???1?(?3.308pArz(1?W00.720?11524W)1.15?1.03?10?(1?0.8?11.02?1066Ex5.823?106) ?89.54Mpa?[?]c18
液压
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状态下支柱的稳定校核
WT??pA?mMTrz(1?0.8WT)WEx1.152?106??0.720?115241?(?3.216?107)1.152?10661.15?1.03?10?(1?0.8?) 65.823?10?89.73Mpa?[?]c稳定性校核通过
3.3地脚螺栓计算
3.3.1 拉杆作用在支柱上的水平压力
Fc?(Pi?j)maxtan??1.744?105tan??1.774?105?tan35??1.242?105N
3.3.2支柱底板与基础的摩擦力
支柱底板与基础的摩擦因数 fs?0.4
支柱底板与基础的摩擦力 Fs?fsmming118856?9.8?0.4??4.659?104N n103.3.3 地脚螺栓
因Fs?Fc球馆应设置地脚螺栓
3.4 支柱底板
3.4.1支柱底板直径
基础采用钢筋混凝土，其许用应力[?]bc?3.0Mpa 地脚螺栓直径42mm 支柱底板直径
Wmax1.012?106?1.13??656mm Db1?1.13[?]bc3.0 Db2?（8~10）d?d0?（8~10）?42?37?713~797mm 选取Db?800mm
3.4.2底板厚度
4Wmax4?1.012?106底板压应力：[?]bc???2.01Mpa
?Db23.14?800219
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底板外边缘至支柱外表面的距离
lb?800?377?211.5mm 2底板材料Q235-A ?s?225Mpa 底板材料的许用应力：[?]b??s1.5?150Mpa
底板的腐蚀裕量 Cb?3mm
3?bclb23?2.01?211.55?Cb??3?45.4mm 底板厚度 ?b?[?]b150选取?b?46mm
3.5 拉杆计算
3.5.1 拉杆载荷计算
（1）重力载荷对拉杆产生的压缩载荷 操作状态下的压缩载荷
G0Ap5.23?1056782 T01?cos????cos235??1.938?103N
KnA1.065?1011524 液压状态下的压缩载荷
GTAp1.07?1066782 TT1?cos????cos235??3.966?103N
KnA1.065?1011524（2）最大弯矩拉杆产生的压缩载荷
2MmaxAp2?6.44?1096782T2?-cos?cos?i????cos235??cos180??1.559?105NKnRiA1.065?10?615011524（3）水平地震力和水平风力Fmax对拉杆产生的压缩载荷
FT3?max?Rsin?ij180?nsinn180?2l?4sinRin22
?2.49?10?61506
??sin16522180?5416?4?sin?61502?1.559?105N?n18010?sin1020