solidworks支架受力分析

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1、管道支吊架受力分析总结管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径：DN100管道数量：两根两支架间距：6米一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均

2、未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管DN100：21.64Kg/m，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2.管道中水重f2=πr2ρ介质l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N3、管道重量f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N4、受力分析根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按1.35考虑，每个支架受力为：F=3756.81*1.35/2=2535.85N假设选取

3、50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验分析过程：1、支架建立1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图；2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓；3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）；绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质；2、支架加载1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截

4、面）；2）边界条件、载荷的定义:对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的大小为2535.85N;定义受力面力的加载3、受力分析从图中可以看出屈服力大小为220.594MPa，而最大应力只有164.125MPa，最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应力应变阶段。1）应力、应变关系如下：绘制成应力应变曲线图如下：从图中可以看出，应力/应变曲率变化不明显，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。由相关资料可查得50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa，型钢吊杆拉伸强度小

5、于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。2）危险部位应力分析图中的蓝色区域为支架应力最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固，可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为止。通过上述例子，如果我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。以上分析只考虑了垂直方向的载荷，实际上对于有压管道，同时存在水平方向的受力，所

6、以我们分开单独分析一下。二、支架水平方向受力1）补偿器的弹性反力Pk（仅适用于热力管道）当管道膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚度（对于套筒式补偿器，则由于填料的摩擦力作用），将产生一个抵抗压缩的力量，这个力是通过管道反作用于固定支架，这就是补偿器的弹性反力，轴向型波纹补偿器的弹性反力Pk：Pk=ΔX·Kx·10-1(kg)式中ΔX—管道压缩变形量（即管道的热伸长量）(mm)Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。2)不平衡内压力Pn（仅适用于热力管道）当在两个固定支架间设置套筒式及波纹补偿器时，而在其中某一固定支

7、架的另一侧装有阀门、堵板或有弯头时，且当阀门关闭时，由于内压力的作用，将有使补偿器脱开、失效或损坏的趋势。为了保护补偿器，要求固定支架有足够的刚度和强度，这个力就是管道的不平衡内压力。Pn=P0·A(kg)式中P0—热介质的工作压力（kg/cm2）A—按套筒式及波纹式补偿器外径计算的横截面积（cm2）当支架布置在两不同管径之间时：Pn=P0·(A1-A2)(kg)式中A1—直径较大者补偿器横截面积（cm2）A2—直径较小者补偿器横截面积（cm2）3)管道移动的摩擦力：PmPm=μqL式中μ—管道与支撑间的摩擦系数μ的取值一般为：钢与钢滑动接触取0.3钢与钢

8、滚动接触取0.1管道与土壤接触取0.4～0.6q—计算管段单位长度