[发明专利]除尘器箱体双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法

权利要求书

1.一种双肢组合截面压弯柱柔性支撑系统的设计方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：

步骤一：根据需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱，初步试设柔性支撑系统中中部撑杆的截面积预设值为A₁，截面最小回转半径预设值为i₁；确定需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱的立柱总高L、支撑间柱高l以及中部撑杆长度l₁的数值；根据上述预设值和数值计算得到柔性支撑系统的初始支撑刚度γ₀；

初始支撑刚度γ₀按照下述公式计算：

式中，ζ为考虑了柔性支撑系统的刚度随着支撑力的增大而减小的非线性影响的系数，E为结构钢材弹性模量，上述公式在计算时取E＝2.06×10⁵N/mm²；

上述数值中，中部撑杆的截面积预设值A₁的单位为mm²，中部撑杆长度l₁的单位为mm，撑杆截面最小回转半径预设值i₁的单位为mm，材料弹性模量E的单位为N/mm²，初始支撑刚度γ₀的单位为N/mm；

步骤二：确定需设计柔性支撑系统的双肢组合截面压弯柱柱顶所受轴向压力设计值N，跨中所受横向均布荷载设计值q，根据轴向压力N、横向均布荷载q、单肢压弯柱线刚度K、支撑间柱高l、柔性支撑系统的支撑刚度γ以及中部支撑的数目n计算得到单肢压弯柱的最大支撑力F；

最大支撑力F满足下述公式：

F＝γΔ_max；

式中，Δ_max为最接近跨中的支撑处单肢压弯柱挠度，当支撑数目n≤2时取Δ_max＝Δ_AB，当支撑数目n＞2时取Δ_max＝Δ_AC，上述公式在初步计算时取γ＝γ₀；

步骤三：要求连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2不超过连杆钢材强度设计值f₂，根据连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2计算得到连杆截面模量W₂的下限值；令柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T大于等于柔性支撑系统对单肢立柱提供的支撑刚度要求的下限值γ_cr，根据柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T计算得到连杆的截面惯性矩I₂的下限值；根据连杆绕其弯曲轴线的截面模量W₂和连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I₂的下限值初步确定连杆的截面规格；

连杆绕其弯曲轴线的截面模量W₂满足下述公式：

式中，l₂为连杆长度，为连杆作为受弯构件时的整体稳定系数，上述公式在初步计算时取f₂根据连杆所用钢材的钢材牌号确定；

柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T满足下述公式：

式中，η为连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向压缩柔度的比值，F_E为中部撑杆的欧拉临界力；

中部撑杆的欧拉临界力F_E满足下述公式：

F_E＝π²EA₁/λ₁²；

式中，λ₁为中部撑杆的长细比；

中部撑杆的长细比λ₁满足下述公式：

λ₁＝l₁/i₁；

连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I₂和连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η满足下述公式：

上述数值中，连杆长度l₂的单位为mm，连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I₂的单位为mm⁴，连杆绕其弯曲轴线的截面模量W₂的单位为mm³，柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T的单位为N/mm，柔性支撑系统对单肢立柱提供的支撑刚度要求的下限值γ_cr的单位为N/mm，最大支撑力F的单位为N，中部撑杆的欧拉临界力F_E的单位为N；

步骤四：根据步骤三初步确定的连杆截面规格得到连杆绕其弯曲轴线的截面模量W₂和截面惯性矩I₂的实际值；根据步骤三初步确定的连杆绕其弯曲轴线的截面惯性矩I₂的实际值计算得到连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η以及柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ；将柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ代入步骤二中重新计算得到最大支撑力F；将重新计算得到最大支撑力F代入步骤三中重新验算连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2和柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T是否满足要求，并且，根据重新计算得到最大支撑力F验算中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr是否满足要求，其中，计算连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2时，连杆作为受弯构件时的整体稳定系数应根据连杆截面规格确定；若连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2不满足要求，则需要更换更大截面的连杆，以更大截面连杆绕其弯曲轴线的截面模量W₂’替换原设计连杆截面模量W₂，若柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T和中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr中有一项不满足要求，则需要更换截面更大的中部撑杆，以增大后柔性支撑系统中中部撑杆的截面积确定值A₁’替代柔性支撑系统中中部撑杆的截面积预设值A₁，以增大后中部撑杆的截面最小回转半径i₁’替代中部撑杆的截面回转半径预设值i₁，并重复步骤一到步骤四，直至连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2、柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T和中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr均满足要求；

柔性支撑系统对单肢立柱提供的实际支撑刚度γ满足下述公式：

连杆的受弯整体稳定计算应力σ_cr2需满足的要求如下：

连杆弯曲柔度与中部撑杆轴向柔度的比值η满足下述公式：

柔性支撑系统对单肢立柱提供的切线支撑刚度γ_T需满足的要求如下：

中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr需满足的要求如下：

2F≤F_cr；

中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr满足下述公式：

式中，为中部撑杆的轴压整体稳定系数，根据中部撑杆长细比λ₁和其截面分类确定，f₁为中部撑杆钢材强度设计值，根据中部撑杆所用钢材的钢材牌号确定；

上述数值中，中部撑杆钢材强度设计值f₁的单位为N/mm²，中部撑杆的轴压整体稳定承载力F_cr的单位为N。