專利名稱:壓力系統(tǒng)爆破片的?；O計方法
本發(fā)明屬于壓力系統(tǒng)防超壓安全元件的設計方法。
已有技術中，爆破片的計算方法有兩類。一類是力學工作者所采用的理論分析法，該法以某一特定的力學模型為基礎進行設計計算，雖然在理論上比較嚴密，但數學運算復雜，沒有通用性，文獻Journal of Applied Mechanics.Dec.1955，PP.533中有此類分析法的介紹。另一類是工程上所采用的近似分析法，文獻Journal of Applied Mechanics.Dec.1959，pp.621中對此法有記載。這種近似分析法以兩點假設為基礎;幾何假設和物理假設。這些假設總會使爆破壓力的計算產生較大的誤差，同時所用爆破片材料的性能參數由泊材的單向拉伸試驗獲得，而泊材厚度一般為0.05～1.00mm，單向拉伸試驗結果的分散帶往往超出了爆破片本身所允許的偏差范圍，這也會給計算在實際應用中帶來難以避免的附加誤差。目前爆破片的設計程序是，對設計參數進行近似估算，按估算結果進行爆破試驗，按試驗結果修改原估算結果，再進行爆破試驗。這種反復一直進行到試驗所得爆破壓力在某一規(guī)定的制造范圍內為止。這種取決于試探性爆破試驗的設計方法會使爆破片的成本大為增加。
為了改變上述爆破片設計計算中的缺點，尋求一種既能滿足設計精度要求，又能降低爆破片制造成本的設計計算方法，特設計了本發(fā)明。
本發(fā)明構思是，由相似原理出發(fā)，分析相似條件，采用?；侄芜M行設計。
利用本發(fā)明進行爆破片設計，設計程序如下
在爆破片爆破試驗裝置上，對用于制造爆破片的泊材進行模型試驗，由此模型試驗得出材料的性能參數-爆破系統(tǒng)K。由相似原理和試驗確定相似關系，按此相似關系進行相似放大或縮小，將爆破系數K推廣到各個相似系統(tǒng)中去，從而設計出各種幾何尺寸的爆破片。
材料的軋制狀態(tài)及熱處理狀態(tài)會影響材料的性能參數。如果所設計的爆破片需考慮時效效應，應對求解爆破系統(tǒng)K時的模型試驗爆破片進行時效處理。如果所設計的爆破片在非常溫下工作，應在相應溫度下進行求解K的模型試驗。在這兩種情況下，反映爆破片爆破性能的相似關系不變。
爆破片爆破試驗裝置采用爆破片夾持器，夾持器如附圖所示，其中〔1〕是爆破片，〔2〕是緊固螺栓，〔3〕是夾持器上蓋，〔4〕是夾持器下蓋。
附圖1是進行爆破試驗所采用的凸臺型夾持器，當爆破片口徑d≥100mm時，采用凸臺型夾持器，di是凸臺直徑，e是凸臺高度。
附圖2是進行爆破試驗所采用的平面型夾持器，當d＜100mm時，采用平面型夾持器。
下面以拉伸型爆破片為例說明本發(fā)明的最佳實施。
通過因素分析和試驗考察證明，反映爆破片爆破特性的因素有
爆破片的初始厚度So，單位mm;
爆破片的內徑d，單位mm;
爆破片夾持器的圓角半徑r，單位mm;
爆破片材料應變硬化特性的m個常數。Aj(j＝1，2，3，…，m)，單位kg/cm2;
爆破片材料的單向拉伸強度限6b，單位kg/cm2;
爆破片的爆破壓力Pb，單位kg/cm2。
對上述因素進行因次分析得
Pb/σb=f( (S0)/(d) · (r)/(d) · (Aj)/(σb) )
由正交試驗可知， (S0)/(d) · (r)/(d) 及 (Aj)/(σb) 對爆破片爆破壓力的影響是相互獨立的，因此有
Pb/σb=f1( (S0)/(d) )f2( (r)/(d) )f3( (Aj)/(σb) )
或寫成Pb=kf1( (S0)/(d) )f2( (r)/(d) )，其中K＝6bf3( (Aj)/(6b) )。
對周邊夾持，一側受靜壓力作用的金屬爆破片的定解方程進行相似分析和試驗驗證得
Pb∝( (S0)/(d) )
因此有Pb=kf2( (r)/(d) )( (S0)/(d) )。用特定內徑的爆破片模型進行試驗得f2＝(1-k1(r)/(d) )，k1為無量綱常數。
最后得出反映爆破片爆破特性的相似關系
Pb=K(1-K1(r)/(d) )( (S0)/(d) )
其中k由模型試驗結果代入下式求出
<math><mi>K = </mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>N</mi></mrow></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mi>l = 1</mi><mi>N</mi></munderover><mrow><mi> 〔 (</mi><mfrac><mrow><msub><mi>P </mi><mi>b</mi></msub><mi> d</mi></mrow><mrow><msub><mi>S </mi><mi>0</mi></msub></mrow></mfrac><mi>)</mi></mrow><msub><mi> (1- K </mi><mi>1</mi></msub><mfrac><mrow><mi>r</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></mfrac><mi> ) 〕 i</mi></math>
其中N為模型試驗次數。
有了爆破片材料的爆破系統(tǒng)k以及反映爆破片爆破特性的相似關系，就可以設計出任何幾何尺寸的爆破片。
這里求解爆破系統(tǒng)k的模型是一個特定內徑的爆破片，和其它幾何和材料因素無關。
用這種?；O計法進行爆破片設計，所設計爆破片爆破壓力的最大可能相對誤差為±3σ/k。其中k的均方差σ也由模型試驗結果代入下式求得
<math><mi>σ = </mi><msqrt><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mi>i = 1</mi><mi>N</mi></munderover><mrow><msup><mi> (k i - k ) </mi><mi>2</mi></msup></mrow></mrow><mrow><mi>N - 1</mi></mrow></mfrac></msqrt></math>
在一定試驗系統(tǒng)下，σ只取決于爆破片泊材的質量，如果泊材質量合格，就能得證?；O計法滿足爆破片的設計精度。下表給出了幾種爆破片泊材的爆破系數k及?；O計方法的最大可能相對誤差。
材料Kσ3σ／KSUS321275901551.68%SUS316246001321.61%L42900323.30%
本發(fā)明的效果是，在設計爆破片時無需對泊材進行單向拉伸試驗，無需對所設計的爆破片進行驗證性爆破試驗，便可以設計出滿足精度要求的爆破片，既降低了生產成本，又縮短了制造進程，適于批量生產。由于計及了時效效應，提高了爆破片的使用精度。同時用溫度下的模型試驗代替溫度下對所設計爆破片進行試驗，解決了溫度下對所設計爆破片進行試驗的技術困難。
權利要求
1、壓力系統(tǒng)防超壓安全元件的設計方法，一種壓力系統(tǒng)爆破片的設計方法，在作出幾何假設和物理假設的基礎上，采用單向拉伸試驗獲得爆破片材料的性能參數，本發(fā)明的特征是設計中所用到的材料性能參數-爆破系數K由模型試驗得出，設計時將模型試驗結果按照相似關系進行相似放大或縮小。
2、按權利要求
1所述的爆破片設計方法，其中對于拉伸型爆破片，反映其爆破特性的相似關系是
Pb=K(1-K1(r)/(d) )( (S0)/(d) )
爆破系數K由下式確定
<math><mi>K = </mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>N</mi></mrow></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mi>l = 1</mi><mi>N</mi></munderover><mrow><mi> 〔 (</mi><mfrac><mrow><msub><mi>P </mi><mi>b</mi></msub><mi> d</mi></mrow><mrow><msub><mi>S </mi><mi>0</mi></msub></mrow></mfrac><mi>)</mi></mrow><msub><mi> (1- K </mi><mi>1</mi></msub><mfrac><mrow><mi>r</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></mfrac><msub><mi> ) 〕 </mi><mi>i</mi></msub></math>
3、按權利要求
2所述的爆破片設計方法，其中求解爆破系數K的模型是一個特定內徑的爆破片，與爆破片其它幾何和材料因素無關。
4、按權利要求
1、2、3所述的爆破片設計方法，其中當所設計的爆破片需考慮時效效應時，對求解爆破系數K時的模型試驗爆破片進行時效處理。
5、按權利要求
1、2、3所述的爆破片設計方法，其中當所設計的爆破片在非常溫工作時，在相應溫度下進行求解K的模型試驗。
6、按權利要求
1、2、3所述的爆破片設計方法，其中爆破片內徑d≥100mm時，采用凸臺型夾持器，爆破片內徑d＜100mm時，采用平面型夾持器。
專利摘要
一種爆破片的?；O計方法，屬于壓力系統(tǒng)防超壓安全元件的設計方法。傳統(tǒng)的理論分析法運算復雜，不易工程應用，傳統(tǒng)的近似分析法難于達到精度要求，采用試探性爆破試驗使爆破片成本增加。本發(fā)明的?；O計法只需對爆破片模型進行爆破試驗，確定泊材的爆破系數K，再將它推廣到各個相似系統(tǒng)中去，進行各種爆破片尺寸設計。這種爆破片模化設計法既滿足了精度要求，又降低了生產成本。
文檔編號F17C13/00GK85102877SQ85102877
公開日1986年10月15日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者賀匡國, 丁信偉, 李志義, 宋永鋒 申請人:大連工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan