容積式流量計鑄造殼體強度設計計算軟件開(kāi)發(fā)

根據GB150—1998《鋼制壓力容器》和JB2194—1977《水管鍋爐受壓元件強度計算》等標準可知，容積式流量計鑄造殼體的設計計算過(guò)程比較繁瑣，其中包含著(zhù)根據已知工況條件而進(jìn)行的大量數值計算和參數選擇，甚至有時(shí)還要將計算結果反代入設計計算過(guò)程進(jìn)行校核，這些龐雜的數值計算具有重復性、程序性和復雜性，之前往往依靠工程技術(shù)人員通過(guò)人工重復計算去完成，既繁重又耗費時(shí)間；因此，應運用計算機編程來(lái)高效地解決該問(wèn)題。

1 壓力容器殼體實(shí)際設計計算軟件開(kāi)發(fā)

本文以旋轉活塞流量計主殼體設計為例，旋轉活塞流量計主殼體二維工程圖如圖1所示，旋轉活塞流量計主殼體三維仿真組圖如圖2所示。該殼體的設計計算可參照JB　2194—1977《水管鍋爐受壓元件強度計算》、GB　5676—1985《一般工程用鑄造碳鋼》、GB　150—1998《鋼制壓力容器》和GB　6654—1996《壓力容器器用鋼板》等國家或行業(yè)標準中介紹的方法進(jìn)行。

圖1 旋轉活塞流量計主殼體二維工程圖

圖2 旋轉活塞流量計主殼體三維仿真組圖

其軟件開(kāi)發(fā)程序清單如下：

/*Note：Your　choice　is　C　IDE*/

#include"stdio.h"

#include"math.h"

void　main（）

｛

float　P，D，q，C，S，SZ，V，p，Dc，K，q2，q3，q4，q5，q6，k2，k1，k，x，y，z，mfzbh1，mfzbh2，mfzbh3，mfzbh4，jg3，v，/*以下為密封罩計算所用變量*/jszj，jgtzxs，gcyl，sjwdxdxyyl，hfxs，ds，dp/*以下為螺栓計算使用變量*/，T，qy，Q，qb，PL，DL；

int　i，j；

for（i＝1；i＞0；i＋＋）

｛

printf（"1.壓力容器殼體壁厚計算\n根據JB　2194—1977《水管鍋爐受壓元件強度計算》的公式：\n"）；

/*提示計算開(kāi)始*/

printf（"S＝（9.8*a*D）/（2000*［σ］＋9.8*a）＋C\n\n"）；

/*在屏幕上顯示出所用公式*/

printf（"（注：S代表殼體計算壁厚\n　P代表公稱(chēng)壓力，單位，MPa\n［σ］代表材料許用應力，單位，MPa\n　D代表殼體內徑，單位，mm\n　C代表附加壁厚）\n\n以下依次輸入上述公式中的參數：\n"）；

/*在屏幕上顯示出公式中各個(gè)參數所代表的意義*/

printf（"公稱(chēng)壓力a："）；

scanf（"%f"，＆P）；

printf（"殼體內徑D："）；

scanf（"%f"，＆D）；

printf（"材料許用應力［σ］："）；

scanf（"%f"，＆q）；

printf（"附加壁厚C："）；

scanf（"%f"，＆C）；

/*逐步提示要輸入的參數*/

S＝（9.8*P*D）/（2000*q＋9.8*P）＋C；

/*實(shí)際計算語(yǔ)句*/

printf（"計算壁厚是：%f\n"，S）；

/*在屏幕上顯示計算結果*/

SZ＝4*S；

printf（"考慮綜合因素所得到的最終工程實(shí)際壁厚是：%f（參考）\n（可根據具體情況來(lái)取，一般為計算壁厚的3～4倍）\n\n"，SZ）；

/*顯示最終經(jīng)過(guò)經(jīng)驗分析而確定的結果*/

printf（"2.蓋壁厚計算\n"）；

printf（"按GB150—1998《鋼制壓力容器》中7.4.2.1圓形平蓋厚度計算公式：\nΔp＝Dc*（（KP［σ］tΦ）1/2）（公式2）\n"）；

printf（"首先計算結構特征系數K值：\n"）；

printf（"請依次輸入殼體內徑和平蓋危險徑向截面上各開(kāi)孔寬度之總和Σb：\n"）；

/*提示要計算的量，計算依據和計算方法，原樣輸出*/

scanf（"%f%f"，＆Dc，＆q6）；

v＝（Dc－q6）/Dc；

printf（"則削弱系數%f\n"，v）；

printf（"請選擇K值："）；

scanf（"%f"，＆K）；

k2＝K/v；

printf（"公式中的K值是：%f\n"，k2）；

/*計算確定K值*/

printf（"請輸入公稱(chēng)壓力P、焊縫系數Φ和設計溫度下的材料許用應力［σ］t：\n"）；

scanf（"%f%f%f"，＆P，＆q3，＆q2）；

p＝Dc*sqrt（（k2*P）/（q3*q2））；

printf（"計算壁厚是：%f\n\n"，p）；

/*輸入已知量和以前計算結果從而計算出壁厚*/

printf（"3.密封罩壁厚計算：\n3.1按GB　150—1998《鋼制壓力容器》中的式5－1："）；

printf（"請分別輸入設計壓力P，圓桶內直徑Di，設計溫度下的許用應力和焊縫系數："）；

/*提示要計算的量，計算依據和計算方法，原樣輸出*/

scanf（"%f%f%f%f"，＆mfzbh1，＆mfzbh2，＆mfzbh3，＆mfzbh4）；

jg3＝10*mfzbh1*mfzbh2/（2*mfzbh3*mfzbh4－mfzbh1）；

printf（"密封罩計算壁厚為：%f\n"，jg3）；

/*輸出計算結果*/

printf（"3.2筒體底部壁厚的計算：\n"）；

printf（"按GB　150—1998《鋼制壓力容器》中7.4.2平蓋計算中的7.4.2.1圓形平蓋厚度的式7－29\n"）；

printf（"δp＝Dc？｛KPc/（［б］ε？Φ）｝1/2\n"）；

printf（"其中，Dc為計算直徑，K為結構特征系數\n"）；

printf（"請確定并輸入計算直徑Dc，結構特征系數K、工作壓力P、設計溫度下的許用應力［б］和焊縫系數Φ："）；

/*提示計算依據與方法，原樣輸出*/

scanf（"%f%f%f%f%f"，＆jszj，＆jgtzxs，＆gcyl，＆sjwdxdxyyl，＆hfxs）；

ds＝j(luò )gtzxs*gcyl/（sjwdxdxyyl*hfxs）；

dp＝j(luò )szj*sqrt（ds）；

printf（"密封罩計算壁厚為：%f\n"，dp）；

printf（"最終壁厚為：%f\n\n（參考）"，4*dp）；

/*輸出計算結果*/

printf（"4.螺栓強度計算：\n"）；

printf（"4.1傳感器的殼體與前后蓋用螺栓連接，組成壓力容器。螺栓承受軸向載荷，載荷作用于螺栓組中心，這時(shí)各個(gè)螺栓所受載荷相同，\n"）；

printf（"請輸入工作壓力P和螺栓組分布中心圓直徑D："）；

/*提示計算依據與方法，原樣輸出*/

scanf（"%f%f"，＆PL，＆DL）；

T＝PL*3.14*DL*DL/8；

Q＝1.3*2.5*T；

printf（"計算得螺栓組所受拉伸載荷為：%f\n"，Q）；

printf（"根據GB　3098.1《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》表7，\n按選定螺栓性能等級8.8查取螺栓公稱(chēng)直徑和Q保，請輸入Q保：\n"）；

/*提示輸入必要參數*/

scanf（"%f"，＆qb）；

printf（"計算得所需螺栓個(gè)數為：%f\n"，Q/（qb－6））；

printf（"一般的，實(shí)際所需螺栓數為計算的3～4倍，故實(shí)際約需%f個(gè)螺栓\n\n\n\n"，3*Q/（qb－6））；

printf（"第%d次計算循環(huán)已全部完成！\n\n\n\n\n"，i）；

/*顯示當前計算循環(huán)次數*/

｝

｝

程序清單輸入Borland　C、Turbo　C、WinTC或其他C語(yǔ)言編譯軟件（本文使用安陽(yáng)工學(xué)院設計開(kāi)發(fā)的《C與C＋＋程序設計學(xué)習與試驗系統2012.5》軟件），運行后其程序執行狀態(tài)如圖3～圖4所示。

圖3 等待輸入各參數（程序開(kāi)始執行）

圖4 第1次全部計算完成（進(jìn)入下一個(gè)計算循環(huán)）

工作時(shí)，設計者應用該程序，只需根據提示輸入要求的設計參數，便可快捷無(wú)誤地計算出設計結果，實(shí)現了參數化過(guò)程設計。另外，由于各類(lèi)編程語(yǔ)言具有一定的通融性，本文也為Visual　Basic、C＋＋和Java等其他語(yǔ)言編程解決此類(lèi)問(wèn)題提供了思路。

2 結語(yǔ)

應用計算機程序將復雜的設計計算過(guò)程編寫(xiě)為軟件，可大大減輕設計人員的計算負擔，提高容積式流量?jì)x表的設計效率。此為流量?jì)x表設計引入了新方法，也用實(shí)例展示了計算軟件給傳統工程設計計算注入的新思想、新活力。