球罐分析设计时需要计算哪些工况？

微信公众号搜索并关注“ANSYS分析设计人”—专注压力容器分析设计交流平台！学贵得师，更贵得友！共同学习，共同进步！

GB/T12337附录D规定

GB/T12337附录D中D.4.3关于球罐分析设计的载荷组合工况规定如下：

操作状态下需要考虑如下三种工况：（1）内压+自重；（2）内压+自重+风载；（3）内压+自重+25%风载+地震载荷；耐压试验状态下需要考虑如下工况：

（4）内压+自重+风载。

需要说明的是上述自重不仅仅是球罐壳体自身的重量，还包括操作介质或液压试验的液柱静压力，支柱和拉杆的重量，保温层重量，积雪重量、人孔、接管、液位计、内件、梯子平台等附件重量。

从上述规定中不难看出，第（2）（3）（4）工况都需要考虑风载的影响，其中第（3）工况中明确的是25%的风载，考虑的是在发生地震的时候，风载同时最大的极小概率性，而第（2）（4）工况中只写了风载，并没有写明需要计及的风载百分比。对于第（2）工况是在操作状态下的工况，是一个在使用寿命内的长期工况，毋庸置疑要考虑风载最大可能性的影响，即此时需要按100%风载考虑进行计算。而对于第（4）工况是在耐压试验状态下的工况，是一个按小时计的短期工况，在耐压试验时候恰恰遇到最大的风载是一个几乎不可能发生的极小概率事件，比买彩票中奖的概率还要小得多，肯定不可能按100%风载来考虑，否则就会很保守，但附录D中没有像第（3）工况一样给出明确需考虑的风载百分比。

问题1：耐压试验工况下究竟需要考虑多大的风载？

虽然附录D没有给出明确答案，但却可以从标准中前文常规计算部分公式中找到答案。

                               
登录/注册后可看大图

从6.7.1.4条可看出，在液压试验状态下计算支柱最大垂直载荷公式中，Fw/Fmax为球罐的水平风力/最大水平力，即在液压试验状态下仅需考虑风载部分的影响，而不考虑地震载荷的影响；前面0.3的系数，则表明只需考虑30%最大风载的影响，此即我们要找的答案。

除过6.7.1.4公式中，还可以从6.11.1中a点剪切应力液压试验状态计算公式中找到进一步的验证，如下图所示：

                               
登录/注册后可看大图

综上可判断：对于耐压试验状态下的工况，在分析设计时需按：内压+自重+30%风载进行计算。

问题2：:球罐分析设计需要计算哪些工况？

根据前文所述，需要考虑操作状态下的3种工况和耐压试验状态下的1种工况，共计4种工况，那么是否就仅需考虑这4种工况呢？不是！因为风载和地震载荷的方向，还需要考虑水平风载和水平地震载荷组合的最大水平力与支柱之间的相对方向，如下图所示，会直接影响到a点最大应力出现在哪根支柱上以及最大应力值的大小。

                               
登录/注册后可看大图

综上，结合考虑最大水平力的方向后，那么4种工况便变成如下7种工况：

                               
登录/注册后可看大图

本文内容由笔者学习整理发布，文中内容仅代表笔者的一些个人观点，仅供学习、交流、探讨用。

球罐分析设计时需要计算的工况包括操作状态下的三种工况：内压+自重、内压+自重+风载、内压+自重+25%风载+地震载荷；耐压试验状态下的一种工况：内压+自重+30%风载。共计四种基本工况。此外还需考虑风载和地震载荷的方向，最终形成七种不同的工况进行分析设计。
.