容積式流量計鑄造殼體強度設計計算軟件開發(fā)

摘 要：針對容積式流量計鑄造殼體設計計算過程具有繁瑣性和規(guī)范化程序性的特點，利用C語言在解決面向過程問題的優(yōu)勢，將該類儀表殼體的設計計算過程編寫成計算軟件，使工程技術人員能夠從龐雜的數(shù)學數(shù)值計算中解放出來，將主要精力專注于工程實際參數(shù)的*化選擇和計算結果的推敲驗證等決策運算中去，使計算機的高速計算與工程技術人員豐富的邏輯選擇判斷能力和實踐經(jīng)驗得以結合。

  根據(jù)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程比較繁瑣，其中包含著根據(jù)已知工況條件而進行的大量數(shù)值計算和參數(shù)選擇，甚至有時還要將計算結果反代入設計計算過程進行校核，這些龐雜的數(shù)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人員通過人工重復計算去完成，既繁重又耗費時間；因此，應運用計算機編程來地解決該問題。

1 壓力容器殼體實際設計計算軟件開發(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行。

其軟件開發(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(jù)JB　2194—1977《水管鍋爐受壓元件強度計算》的公式：\n"）；

/*提示計算開始*/

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(shù)：\n"）；

/*在屏幕上顯示出公式中各個參數(shù)所代表的意義*/

printf（"公稱壓力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(shù)*/

S＝（9.8*P*D）/（2000*q＋9.8*P）＋C；

/*實際計算語句*/

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zui終工程實際壁厚是：%f（參考）\n（可根據(jù)具體情況來取，一般為計算壁厚的3～4倍）\n\n"，SZ）；

/*顯示zui終經(jīng)過經(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(shù)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孔寬度之總和Σb：\n"）；

/*提示要計算的量，計算依據(jù)和計算方法，原樣輸出*/

scanf（"%f%f"，＆Dc，＆q6）；

v＝（Dc－q6）/Dc；

printf（"則削弱系數(shù)%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（"請輸入公稱壓力P、焊縫系數(shù)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(shù)："）；

/*提示要計算的量，計算依據(jù)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(shù)\n"）；

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

/*提示計算依據(jù)與方法，原樣輸出*/

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

ds＝jgtzxs*gcyl/（sjwdxdxyyl*hfxs）；

dp＝jszj*sqrt（ds）；

printf（"密封罩計算壁厚為：%f\n"，dp）；

printf（"zui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，這時各個螺栓所受載荷相同，\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(jù)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(jù)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查取螺栓公稱直徑和Q保，請輸入Q保：\n"）；

/*提示輸入必要參數(shù)*/

scanf（"%f"，＆qb）；

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

printf（"一般的，實際所需螺栓數(shù)為計算的3～4倍，故實際約需%f個螺栓\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(shù)*/

｝

｝

  程序清單輸入Borland　C、Turbo　C、WinTC或其他C語言編譯軟件（本文使用安陽工學院設計開發(fā)的《C與C＋＋程序設計學習與試驗系統(tǒng)2012.5》軟件）。

  工作時，設計者應用該程序，只需根據(jù)提示輸入要求的設計參數(shù)，便可快捷無誤地計算出設計結果，實現(xiàn)了參數(shù)化過程設計。另外，由于各類編程語言具有一定的通融性，本文也為Visual　Basic、C＋＋和Java等其他語言編程解決此類問題提供了思路。

2 結語

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

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