KR20230113341A

KR20230113341A - Thickened cap and its design method

Info

Publication number: KR20230113341A
Application number: KR1020237021066A
Authority: KR
Inventors: 지엔 장; 하오푸 후; 탄 자오; 밍 잔; 홍윈 리; 팡 왕; 스지에 수
Original assignee: 지앙수 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-07-28
Also published as: WO2023092876A1; CN114104187A; CN114104187B

Abstract

본 발명은 두꺼워진 캡 및 이의 설계방법을 제공하며, 두꺼워진 캡은 아래와 같이, 제1 두께 감소 구역, 제1 두께 증가 구역을 구비하는 볼 헤드(ball head); 제2 두께 증가 구역, 제2 두께 감소 구역을 포함하는 고리부; 제3 두께 감소 구역을 포함하는 실린더; 를 포함하고, 설계방법은 아래와 같이, 종래의 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 이용하고, 두꺼워진 캡의 두께 증가 범위, 두께 감소 범위를 확정하며; 두꺼워진 캡의 표면적, 두께 감소 구역 표면적, 두께 증가 구역 표면적을 계산하며; 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적과 변형전 캡의 총 체적이 같은 점을 기반으로 하여 두께 감소 구역 두께 , 두께 증가 구역 두께 를 확정하며; 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 두꺼워진 계수 - 하중계수 도면을 그리고, 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 가 증가함에 따라 하중계수 의 값이 작아질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워진 계수 - 하중계수 함수 방정식을 피팅(fitting)하며; 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 극한 하중 예측 모델을 확정한다.The present invention provides a thickened cap and a design method thereof, and the thickened cap includes a ball head having a first thickness reduction region and a first thickness increase region as follows; a ring portion including a second thickness increasing region and a second thickness decreasing region; a cylinder comprising a third reduced thickness zone; Including, the design method is as follows: select a conventional saucer cap and use it as a pre-deformation cap, and determine the range of thickness increase and decrease in thickness of the thickened cap; Calculate the surface area of the thickened cap, the surface area of the reduced thickness zone, and the surface area of the increased thickness zone; Thickness reduction zone thickness based on the fact that the total volume of the cap thickened under different thickening coefficients is equal to the total volume of the cap before deformation. , thickness increase zone thickness confirm; build a simulation model of the thickened cap; thickened coefficient - load factor Draw a drawing, load factor is greater than 1 and the thickened coefficient load factor as increases The corresponding thickened coefficient when the value of A value range of is selected as an interval useful for thickening; thickened coefficient - load factor fitting a functional equation; Different thickening coefficients of thickened caps Determine the ultimate load prediction model under

Description

Thickened cap and its design method

본 발명은 기계구조 설계분야에 관한 것으로, 특히, 두꺼워진 캡 및 이의 설계방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of machine structure design, and more particularly, to a thickened cap and a design method thereof.

내압 하우징은 잠수기에 있어서 가장 중요한 구조유닛으로서, 잠수기의 구조 설계는 반드시 극한 강도 요구에 부합되고 양호한 역학 특성, 하우징 내 공간 이용률 등을 구비해야 하며; 오랫동안 접시형 캡은 고효율의 공간이용률과 양호한 지지능력에 의해 가장 널리 응용되고 있고, 구형 캡과 타원형 캡에 비해, 접시형 캡은 더 우수한 가공성을 구비하여 제조 원가가 저렴하다. 종래기술에 따른 접시형 캡의 구조는 도 1에 도시된 바와 같으며, 종래기술에 따른 접시형 캡은 볼 헤드(ball head)(100), 고리부(200) 및 실린더(300)를 포함하고, 볼 헤드(100)는 접시형 캡의 상부 위치에 자리잡고, 고리부(200)는 모두 종래기술에 따른 접시형 캡의 중부 위치에 자리잡고, 실린더(300)는 모두 종래기술에 따른 접시형 캡의 하부 위치에 자리잡고, 종래기술에 따른 접시형 캡은 볼 헤드(100), 고리부(200) 및 실린더(300) 지점에 동일하게 균일한 두께를 갖는다. 하지만, 반경방향에서의 곡률이 연속되지 않기 때문에 접시형 캡이 쉽게 비선형 굴곡이 발생하게 되고, 이의 굴곡 성능은 매우 쉽게 두께, 기하학적 형상, 소재 및 결함 등으로부터 크게 영향받는다. 두꺼워진 캡에 있어서 곡률이 연속되지 않아 발생되는 응력 집중, 특히, 고리부의 응력 집중으로 인하여 압력 저항 능력이 더 떨어지는 문제를 해결하려면 두꺼워진 캡 및 이의 설계방법을 제공할 필요가 있다.The pressure-resistant housing is the most important structural unit in the submersible, and the structural design of the submersible must meet the extreme strength requirements and have good mechanical properties and space utilization in the housing; For a long time, the dish-type cap has been most widely applied due to its high space utilization rate and good bearing capacity, and compared to spherical caps and oval caps, the dish-type cap has better processability and lower manufacturing cost. The structure of the dish-type cap according to the prior art is as shown in FIG. 1, and the dish-type cap according to the prior art includes a ball head 100, a ring part 200 and a cylinder 300, , the ball head 100 is located in the upper position of the dish-shaped cap, the ring part 200 is located in the middle position of the dish-shaped cap according to the prior art, and the cylinder 300 is located in the dish-shaped cap according to the prior art. Situated in the lower position of the cap, the prior art dish-shaped cap has the same uniform thickness at the points of the ball head 100, the ring part 200 and the cylinder 300. However, since the curvature in the radial direction is not continuous, the dish-shaped cap easily causes non-linear bending, and its bending performance is greatly affected by thickness, geometry, material, and defects. It is necessary to provide a thicker cap and a design method thereof to solve the problem that the pressure resistance capability is lowered due to the concentration of stress caused by discontinuous curvature in the thicker cap, in particular, the stress concentration of the ring portion.

발명의 목적은, 종래기술에 따른 캡이 곡률이 연속되지 않아 응력 집중이 발생하여 압력 저항 능력이 떨어지는 문제를 해결하고 두꺼워진 캡의 극한 하중을 계산할 수 있는 두꺼워진 캡 및 이의 설계방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thickened cap capable of calculating the ultimate load of the thickened cap and a design method thereof, solving the problem that the cap according to the prior art does not have a continuous curvature, resulting in stress concentration and poor pressure resistance capability. there is

두꺼워진 캡은 하나의 중심축을 구비하고, 두꺼워진 캡은 하향으로 굴곡된 볼 헤드(ball head), 볼 헤드의 단부에 연결되고 볼 헤드의 굴곡 방향을 따라 외측을 향해 연장해 뻗어나간 고리부 및 고리부의 바닥단에 연결되고 수직되게 하향으로 연장해 뻗어나간 실린더를 포함하며; 볼 헤드의 중간위치 지점은 하나의 꼭대기부를 구비하고, 볼 헤드와 고리부의 연결 지점은 관절부를 구비하며; 볼 헤드는 제1 두께 감소 구역, 제1 두께 감소 구역의 단부에 연결되고 관절부까지 연장해 뻗어나간 제1 두께 증가 구역을 포함하고, 고리부는 관절부에 연결된 제2 두께 증가 구역, 제2 두께 증가 구역에 연결되고 고리부와 실린더의 연결 지점까지 연장해 뻗어나간 고리형 두께 감소 구역을 포함하고, 실린더는 고리부와 실린더의 연결 지점에서부터 실린더 바닥단 단부까지 연장해 뻗어나간 제3 두께 감소 구역을 포함하며; 여기에서, 제1 두께 증가 구역, 제2 두께 증가 구역의 반경방향 두께는 동일하게 모두 t2로 설정하고, 제1 두께 감소 구역, 제2 두께 감소 구역, 제3 두께 감소 구역의 반경방향 두께는 동일하게 모두 t1로 설정하고, 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수는 로 설정하고, 여기에서, 이다.The thickened cap has one central axis, and the thickened cap has a downwardly curved ball head, a ring portion connected to an end of the ball head and extending outward along the bending direction of the ball head, and a ring portion extending outward. a cylinder connected to the bottom end of the part and extending vertically downward; The intermediate position of the ball head has a top part, and the connecting point of the ball head and the ring part has a joint part; The ball head includes a first thickness reduction region, a first thickness increase region connected to an end of the first thickness reduction region and extending to a joint portion, and a ring portion connected to a second thickness increase region connected to the joint portion and a second thickness increase region. an annular thickness reduction zone connected and extending to a connection point between the ring part and the cylinder, and the cylinder including a third thickness reduction zone extending from the connection point between the ring part and the cylinder to the bottom end of the cylinder; Here, the radial thicknesses of the first thickness increase zone and the second thickness increase zone are all set to t2, and the radial thicknesses of the first thickness reduction zone, the second thickness reduction zone, and the third thickness reduction zone are the same Set all to t1, and the thickened coefficient of the thickened cap is , and here, am.

더 나아가, 두꺼워진 캡에서 두꺼워진 캡의 중심축 방향을 따르는 단면 내에 있어서, 제1 두께 증가 구역의 아크 길이는 L1이고, 제2 두께 증가 구역의 아크 길이는 s1이고, 고리부의 외측 원환면 아크 길이는 모두 s이고, 여기에서, s1은 s보다 작고, L1은 s보다 작다.Further, in the cross section along the central axis direction of the thickened cap, the arc length of the first increased thickness zone is L1, the arc length of the second increased thickness zone is s1, and the outer toric arc of the ring portion The lengths are all s, where s1 is less than s and L1 is less than s.

더 나아가, 제1 두께 감소 구역, 제1 두께 증가 구역, 제2 두께 증가 구역, 제2 두께 감소 구역, 제3 두께 감소 구역의 외측 표면은 차례대로 매끄럽게 직렬 연결하며; 제1 두께 증가 구역과 제2 두께 증가 구역의 내측 표면은 매끄럽게 연결되며; 제2 두께 감소 구역과 제3 두께 감소 구역의 내측 표면은 매끄럽게 연결되며; 제1 두께 감소 구역, 제2 두께 감소 구역, 제3 두께 감소 구역의 내측 표면은 제2 두께 증가 구역에 대하여 반경방향을 따라 내측으로 오목하게 설치된다.Furthermore, the outer surfaces of the first reduced thickness zone, the first increased thickness zone, the second increased thickness zone, the second reduced thickness zone, and the third reduced thickness zone are seamlessly connected in series in turn; The inner surfaces of the first increased thickness zone and the second increased thickness zone are seamlessly connected; the inner surfaces of the second reduced thickness zone and the third reduced thickness zone are seamlessly connected; Inner surfaces of the first reduced thickness zone, the second reduced thickness zone, and the third reduced thickness zone are concave inwardly along a radial direction with respect to the second increased thickness zone.

더 나아가, 두꺼워진 계수 δ의 값 범위는 0.2 내지 1이며; 두꺼워진 계수 δ가 1일 경우, 두꺼워진 캡은 균일한 두께의 캡이다.Further, the value range of the thickened coefficient δ is 0.2 to 1; When the thickening coefficient δ equals 1, the thickened cap is a cap of uniform thickness.

더 나아가, 상기 두꺼워진 캡은 스테인리스강 구조재이고, 두꺼워진 캡의 소재 속성은 탄성 모듈러스(modulus) , 항복 강도 및 푸아송비(poisson's ratio) 를 포함한다.Furthermore, the thickened cap is a stainless steel structural material, and the material property of the thickened cap is modulus of elasticity , yield strength and Poisson's ratio includes

본 발명에 기재된 두꺼워진 캡은 아래의 유익한 효과를 이룬다. 즉, 종래의 접시형 캡에 비해, 상기 두꺼워진 캡은 종래의 접시형 캡, 즉, 변형전 캡에 있어서 곡률이 연속되지 않아 발생된 응력 집중의 문제를 극복하여 두꺼워진 캡의 극한 하중을 효과적으로 향상시켜 상기 두꺼워진 캡의 압력 저항 능력을 효과적으로 항상시킨다.The thickened cap described in the present invention achieves the following beneficial effects. That is, compared to the conventional dish-shaped cap, the thicker cap overcomes the stress concentration problem caused by the non-continuous curvature in the conventional dish-type cap, that is, the cap before deformation, and effectively handles the extreme load of the thicker cap. to effectively increase the pressure resistance capability of the thickened cap.

본 발명은 상기 두꺼워진 캡에 응용하는 설계방법을 더 제공하며, 상기 설계방법은 이하의 단계,The present invention further provides a design method applied to the thickened cap, the design method comprising the following steps,

(01) 하나의 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 삼아, 변형전 캡보다 두께가 두꺼워지도록 구성된 두꺼워진 캡의 두께 증가 범위, 두께 감소 범위를 확정하며; 두꺼워진 캡에서 두꺼워진 캡의 중심축을 따르는 방향에서의 단면 내에 있어서, 두꺼워진 캡의 제1 두께 증가 구역의 아크 길이는 L1이고, 제2 두께 증가 구역의 아크 길이는 s1이고, 고리부의 외측 원환면 아크 길이는 s이고, 여기에서, s1은 s보다 작고, L1은 s보다 작으며; 설정된 제1 두께 증가 구역, 제2 두께 증가 구역의 반경방향 두께는 모두 이고, 제1 두께 감소 구역, 제2 두께 감소 구역, 제3 두께 감소 구역의 반경방향 두께는 모두 이며; 계산한 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수는 이고, 여기에서, 인 단계;(01) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase range and thickness decrease range of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap; In the thickened cap, in the cross section in the direction along the central axis of the thickened cap, the arc length of the first increased thickness zone of the thickened cap is L1, the arc length of the second increased thickness zone is s1, and the outer annular ring portion the plane arc length is s, where s1 is less than s and L1 is less than s; All of the radial thicknesses of the set first thickness increasing zone and second thickness increasing zone are And, the radial thicknesses of the first reduced thickness zone, the second reduced thickness zone, and the third reduced thickness zone are all is; The thickened coefficient of the thicker cap calculated is and, here, phosphorus step;

(02) 실린더 외측 표면 간의 거리 D를 선택해 두꺼워진 캡의 직경, 볼 헤드 구면의 반경 R, 실린더의 높이 H, 볼 헤드 구면이 관절부에서부터 꼭대기부까지 연장해 뻗어나간 아크 길이 L, 고리부의 반경 r로 삼으며; 두꺼워진 캡의 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 감소 구역 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 증가 구역 표면적 를 계산하면 각각,(02) Choose the distance D between the outer surfaces of the cylinder to determine the diameter of the thickened cap, the radius R of the ball head sphere, the height of the cylinder H, the arc length L of the ball head sphere extending from the joint to the top, and the radius r of the hook. take; Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone of the thickened cap , the surface area of the increased thickness zone of the thickened cap Calculating , respectively,

이고, ego,

이고; ego;

인 단계; phosphorus step;

(03) 두꺼워진 캡을 기반으로 하는 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적은 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적과 동일하고, 단계 (02)에서 획득한 , , 에 근거해 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역 반경방향 두께 , 두께 증가 구역 반경방향 두께 을 확정하는 단계;(03) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step (02) , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirming;

(04) 두꺼워진 캡을 획득하는 소재 속성은 탄성 모듈러스(modulus) , 항복 강도 및 푸아송비(poisson's ratio) 를 포함하고, 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리고, 여기에서, 하중계수 는 두꺼워진 캡의 극한 하중 및 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이며; 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 를 따라 증가하지만 하중계수 의 값은 떨어질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅(fitting)하는 단계;(04) The material property that obtains the thickened cap is the modulus of elasticity , yield strength and Poisson's ratio Including, building a simulation model of the thickened cap; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor fitting a function equation of ;

(05) 단계 (04) 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 이용해 하중계수 를 획득하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 극한 하중을 획득하고, 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델을 확정할 경우,(05) Thickened coefficient during step (04) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation Different thickening coefficients inside the section beneficial to thickening and obtaining the ultimate load under When confirming the ultimate load prediction model of the thicker cab under

인 단계;를 포함한다. Including;

더 나아가, 단계 (01)에서, 선택한 두꺼워진 계수 δ의 값 범위는 0.2 내지 1이다.Further, in step (01), the value range of the selected thickened coefficient δ is 0.2 to 1.

더 나아가, 단계 (03)에서, 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적 을 기록하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적 를 기록하고, 이며; , 는 각각 아래의 공식을 만족시킨다.Further, in step (03), the different thickened coefficients of the thickened cap total volume under , and the uniform thickness of the cap before deformation total volume under record, is; , satisfies the formula below, respectively.

; ;

. .

더 나아가, 단계 (04)에서, 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 클 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 효과적인 구간으로 삼는다.Further, in step 04, the thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing When is greater than 1, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an effective interval for thickening.

더 나아가, 단계 (04)에서, 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계는,Further, in step 04, the coefficient thickened using the simulation model - load factor The steps to draw a drawing are:

시뮬레이션 모델을 이용해 복수의 두꺼워진 계수 의 극한 하중을 획득하고 두꺼워진 계수 일 경우의 극한 하중을 획득하여 각각 상기 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 복수의 하중계수를 계산하고, 두꺼워진 계수를 횡축으로 하고 하중계수를 종축으로 하는 카테시안 좌표 시스템(cartesian coordinates system) 중에서 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 하중계수로 형성된 좌표점이 자리잡고 있는 위치를 교정해 확정하여 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계를 포함한다.Multiple thickened coefficients using simulation model obtained an ultimate load of and a thickened modulus Obtaining the ultimate load in one case, calculating a plurality of load coefficients under the plurality of thickened coefficients, respectively, and having the thickened coefficient as the horizontal axis and the load coefficient as the ordinate axis. Thickened coefficient by correcting and confirming the position where the coordinate point formed by the load coefficient under the true coefficient is located - load factor It includes drawing a drawing.

상기 두꺼워진 캡의 설계방법은 두꺼워진 캡의 총 체적과 변형전 캡의 총 체적이 동일한 점을 기준으로 삼아 계산하여 두꺼워진 캡의 표면적, 두께 감소 구역 표면적, 두께 증가 구역 표면적을 획득하며, 획득한 변형전 캡의 균일한 두께에 의해 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 하에서의 두께 증가 구역 두께, 두께 감소 구역 두께를 확정하며, 상기 설계방법을 이용해 획득한 두꺼워진 캡은 종래의 두꺼워진 캡의 기하학적 곡률이 연속되지 않아 응력 집중이 발생되는 현상을 줄일 수 있고, 두꺼워진 캡의 극한 하중을 효과적으로 높일 수 있으며; 시뮬레이션 모델을 이용해 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 극한 하중 및 하중계수를 획득하고, 두꺼워진 계수-하중계수 도면을 그려 두꺼워진 계수의 값 범위를 확정하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼고, 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수-하중계수의 함수 방정식을 피팅(fitting)하며; 및, 시뮬레이션 결과를 기반으로 해, 즉, 두꺼워진 계수-하중계수의 함수 방정식을 기반으로 함으로써, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 진일보한 창출을 이루어 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중을 계산할 수 있으며; 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델이 획득한 공식해법(formal solution)과 시뮬레이션 모델이 획득한 수치해법(numerical solution)을 대조함으로써, 양자의 결과가 비교적 일치하여 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 정확성이 검증되며; 시뮬레이션 모델이 이산점(discrete point) 값을 선택해 계산한 극한 하중의 결과에 비해, 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중에 사용할 수 있어 계산 결과가 감소할 수 있고 계산량이 효과적으로 감소할 수 있다.The design method of the thickened cap calculates the total volume of the thickened cap and the total volume of the cap before deformation as a criterion to obtain the surface area of the thickened cap, the surface area of the thickness reduction zone, and the surface area of the thickness increase zone, The thickness of the thickness increase zone and the thickness decrease zone under the thickened modulus of the thickened cap are determined by the uniform thickness of the cap before deformation, and the thickened cap obtained using the above design method is the geometric curvature of the conventional thickened cap. the discontinuous stress concentration can be reduced, and the ultimate load of the thicker cap can be effectively increased; Acquire ultimate loads and load factors under a plurality of thickened moduli by using simulation models, draw a thickened modulus-load factor drawing, determine the value range of the thickened modulus, make it a useful section for thickening, and make it a useful section for thickening fitting the function equation of the thickened coefficient-load factor under And, based on the simulation results, that is, based on the function equation of the thickened modulus-load factor, further creation of an ultimate load prediction model of the thickened cap is made, so that any thickened inside the interval beneficial to the thickening is made. Coefficient can calculate the ultimate load of the thickened cab under By comparing the formal solution obtained by the thickened cap ultimate load prediction model and the numerical solution obtained by the simulation model, the results of both are relatively consistent and the accuracy of the thick cap ultimate load prediction model is verified; Compared to the ultimate load result calculated by the simulation model by selecting discrete point values, the ultimate load prediction model of the thickened cab is a random thickening factor. can be used for the extreme load of the thickened cap under

도 1은 종래기술에 따른 접시형 캡의 균일한 두께 하에서의 구조에 대한 설명도이고;
도 2는 본 발명에 따른 두꺼워진 캡의 국부 구조에 대한 설명도이고;
도 3은 본 발명에 따른 두꺼워진 캡의 설계방법의 과정에 대한 설명도이고;
도 4는 제1 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 구조에 대한 설명도이고;
도 5는 제1 실시예에 따른 두꺼워진 계수 -하중계수 의 설명도이고;
도 6은 제1 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델과 시뮬레이션 모델의 해법을 대조한 도면이고;
도 7은 제2 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 구조에 대한 설명도이고;
도 8은 제2 실시예에 따른 두꺼워진 계수 -하중계수 의 설명도이고;
도 9는 제2 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델과 시뮬레이션 모델의 해법을 대조한 도면이고;
도 10은 제3 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 구조에 대한 설명도이고;
도 11은 제3 실시예 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 에 대한 설명도이고;
도 12는 제3 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델과 시뮬레이션 모델의 해법을 대조한 도면이다.1 is an explanatory diagram of the structure of a dish-shaped cap according to the prior art under uniform thickness;
Fig. 2 is an explanatory diagram of the local structure of a thickened cap according to the present invention;
Figure 3 is an explanatory diagram of the process of the design method of the thickened cap according to the present invention;
Fig. 4 is an explanatory diagram of the structure of the thickened cap according to the first embodiment;
5 is a thickened coefficient according to the first embodiment - load factor is an explanatory diagram of;
Fig. 6 is a diagram comparing solutions of the ultimate load prediction model and the simulation model of the thickened cab according to the first embodiment;
Fig. 7 is an explanatory diagram of the structure of a thickened cap according to a second embodiment;
8 is a thickened coefficient according to the second embodiment - load factor is an explanatory diagram of;
Fig. 9 is a view comparing solutions of the ultimate load prediction model and the simulation model of the thickened cab according to the second embodiment;
Fig. 10 is an explanatory diagram of the structure of a thickened cap according to a third embodiment;
11 is a thickened coefficient in the third embodiment - load factor It is an explanatory diagram for;
12 is a view comparing solutions of the ultimate load prediction model and the simulation model of the thickened cab according to the third embodiment.

이하, 도면을 결합해 본 발명이 제공한 기술방안을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical solution provided by the present invention will be described in detail by combining the drawings.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 두꺼워진 캡은 하나의 중심축(01)을 구비하고, 상기 두꺼워진 캡은 하향으로 굴곡된 볼 헤드(ball head)(1), 볼 헤드(1)의 단부에 연결되고 볼 헤드(1)의 굴곡 방향을 따라 외측을 향해 연장해 뻗어나간 고리부(2) 및 고리부(2)의 바닥단에 연결되고 수직되게 하향으로 연장해 뻗어나간 실린더(3)를 포함한다. 상기 두꺼워진 캡은 일체형으로 성형된 대칭형 구조재이고, 볼 헤드(1)는 두꺼워진 캡의 상부 위치에 자리잡고, 고리부(2)는 두꺼워진 캡의 중부 위치에 자리잡고, 실린더(3)는 두꺼워진 캡의 하부 위치에 자리잡는다. 볼 헤드(1)의 중간 위치는 하나의 꼭대기부(4)를 구비하고, 상기 꼭대기부(4)는 전체 장치의 최고 지점에 위치하고, 중심축(01)에도 위치하며; 볼 헤드(1)와 고리부(2)의 연결 지점은 관절부(5)를 구비한다. 볼 헤드(1)의 내측 표면은 하나의 제1 두께 감소 구역(11), 제1 두께 감소 구역(11)에 연결되어 관절부(5)까지 연장해 뻗어나간 제1 두께 증가 구역(12)을 구비하며; 고리부(2)의 내측 표면은 관절부(5)에 연결된 제2 두께 증가 구역(21), 제2 두께 증가 구역(21)에 연결되어 고리부(2)와 실린더(3)의 연결 지점까지 연장해 뻗어나간 제2 두께 감소 구역(22)을 구비하며; 실린더(3)의 내측 표면은 고리부(2)와 실린더(3)의 연결 지점에서부터 실린더(3)의 바닥단 단부까지 연장해 뻗어나간 제3 두께 감소 구역(31)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the thickened cap has one central axis 01, and the thickened cap has a downwardly curved ball head 1, the end of the ball head 1 It includes a ring part 2 connected to and extending outward along the bending direction of the ball head 1 and a cylinder 3 connected to the bottom end of the ring part 2 and extending vertically downward. . The thickened cap is a symmetrical structural member molded in one piece, the ball head 1 is positioned at the upper portion of the thickened cap, the ring portion 2 is positioned at the middle portion of the thickened cap, and the cylinder 3 is positioned at the upper portion of the thickened cap. It settles in the lower position of the thickened cap. The middle position of the ball head (1) has a top (4), which is located at the highest point of the entire device, and is also located on the central axis (01); The connection point of the ball head 1 and the ring part 2 has a joint part 5. The inner surface of the ball head 1 has one first thickness reduction zone 11, a first thickness increase zone 12 connected to the first thickness reduction zone 11 and extending to the joint part 5, ; The inner surface of the ring part 2 is connected to the second thickness increase zone 21 connected to the joint part 5, and is connected to the second thickness increase zone 21 and extends to the connection point of the ring part 2 and the cylinder 3. a second reduced thickness zone 22 extending therefrom; The inner surface of the cylinder 3 has a third thickness reduction zone 31 extending from the connection point of the ring part 2 and the cylinder 3 to the bottom end of the cylinder 3 .

즉, 제1 두께 감소 구역(11) 단부에서부터 차례대로 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)이 직렬 연결되고, 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)은 모두 중심축(01)을 에워싸는 선회 대칭 구조재이고, 꼭대기부(4)는 제1 두께 감소 구역(11)의 중간 위치에 자리잡고, 상기 관절부(5)는 제1 두께 증가 구역(12)과 제2 두께 증가 구역(21) 사이에 위치한다.That is, the first thickness increase region 12, the second thickness increase region 21, the second thickness decrease region 22, and the third thickness decrease region 31 are sequentially formed from the end of the first thickness reduction region 11. Connected in series, the first increased thickness zone 12, the second increased thickness zone 21, the second reduced thickness zone 22, and the third reduced thickness zone 31 are all circularly symmetrical surrounding the central axis 01 structural material, the top part (4) is located in the middle of the first thickness reduction zone (11), the joint part (5) is located between the first thickness increase zone (12) and the second thickness increase zone (21) do.

상기 제1 두께 감소 구역(11), 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)의 외측 표면은 차례대로 매끄럽게 직렬 연결되며; 제1 두께 증가 구역(12)과 제2 두께 증가 구역(21)의 내측 표면은 매끄럽게 연결되며; 제2 두께 감소 구역(22)과 제3 두께 감소 구역(31)의 내측 표면은 매끄럽게 연결되며; 제1 두께 감소 구역(11), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)의 내측 표면은 제2 두께 증가 구역(21)에 대하여 반경방향을 따라 내측으로 오목하게 설치된다. 상기 두꺼워진 캡은 스테인리스강 구조재이고, 두꺼워진 캡의 소재 속성은 탄성 모듈러스(modulus) , 항복 강도 및 푸아송비(poisson's ratio) 를 포함한다.The outer surfaces of the first reduced thickness zone 11, the first increased thickness zone 12, the second increased thickness zone 21, the second reduced thickness zone 22 and the third reduced thickness zone 31 are in turn are seamlessly connected in series; The inner surfaces of the first increased thickness zone 12 and the second increased thickness zone 21 are seamlessly connected; The inner surfaces of the second reduced thickness zone 22 and the third reduced thickness zone 31 are seamlessly connected; The inner surfaces of the first reduced thickness zone 11, the second reduced thickness zone 22 and the third reduced thickness zone 31 are concave inward along the radial direction with respect to the second increased thickness zone 21. . The thickened cap is a stainless steel structural material, and the material property of the thickened cap is modulus of elasticity , yield strength and Poisson's ratio includes

도 2에 도시된 바와 같이, 두꺼워진 캡에서 중심축(01)을 따르는 방향에서의 2분의 1의 단면 내부에 있어서, 제1 두께 증가 구역(12)의 아크 길이를 L1로, 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이를 s1로, 고리부(2)의 외측 원환면 아크 길이를 s로 설정할 경우, 두꺼워진 캡은 s1이 s보다 작고 L1이 s보다 작은 조건을 만족시킨다.As shown in FIG. 2, in the inside of the half cross-section in the direction along the central axis 01 in the thickened cap, the arc length of the first thickness increasing region 12 is L1, and the second thickness When the arc length of the increasing zone 21 is set to s1 and the outer toric arc length of the annulus 2 is set to s, the thickened cap satisfies the conditions that s1 is smaller than s and L1 is smaller than s.

또한, 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21)의 반경방향 두께는 모두 이고, 제1 두께 감소 구역(11), 각각의 제2 두께 감소 구역(22), 각각의 제3 두께 감소 구역(31)의 반경방향 두께는 모두 이며; 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 는 를 만족시킨다.In addition, both the radial thicknesses of the first thickness increasing region 12 and the second thickness increasing region 21 are , and the radial thicknesses of the first reduced thickness zone 11, each of the second reduced thickness zones 22, and each of the third reduced thickness zones 31 are is; Thickened Coefficient of Thickened Caps Is satisfies

본 실시예에서, 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 의 값 범위는 0.2 내지 1이다. 두꺼워진 계수 δ가 1일 경우, 두꺼워진 캡은 균일한 두께의 캡이다.In this embodiment, the thickened modulus of the thickened cap The value range of is from 0.2 to 1. When the thickening coefficient δ equals 1, the thickened cap is a cap of uniform thickness.

본 발명이 제공하는 상기 두꺼워진 캡에 있어서, 상기 두꺼워진 캡은 종래의 접시형 캡, 즉, 변형전 캡과 비교하여, 종래기술의 접시형 캡의 곡률이 연속되지 않아 발생되는 응력 집중 문제를 극복하였으며, 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중을 효과적으로 향상시켜 상기 두꺼워진 캡의 압력 저항 능력을 효과적으로 향상한다.In the thickened cap provided by the present invention, the thickened cap solves the stress concentration problem caused by the non-continuous curvature of the prior art dish-type cap, compared to the conventional dish-type cap, that is, the cap before deformation. and effectively improve the ultimate load of the thickened cap to effectively improve the pressure resistance capability of the thickened cap.

본 발명은 두꺼워진 캡의 설계방법을 더 제공하며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 설계방법은 상세하게 아래의 단계를 포함한다.The present invention further provides a design method of a thickened cap, and as shown in Figs. 2 and 3, the design method includes the following steps in detail.

(01) 하나의 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 삼아, 변형전 캡보다 두께가 두꺼워지도록 구성된 두꺼워진 캡의 두께 증가 범위, 두께 감소 범위를 확정하며; 두꺼워진 캡에 있어서 중심축(01)을 따르는 방향에서의 2분의 1의 단면 내부에 대해 선택한 제1 두께 증가 구역(12)의 아크 길이는 L1이고, 두꺼워진 캡의 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이는 s1이고, 고리부(2)의 외측 원환면 아크 길이는 s이고, 여기에서, s1은 s보다 짧거나 같고, L1은 s보다 짧거나 같으며; 설정된 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21)의 반경방향 두께는 모두 이고, 제1 두께 감소 구역(11), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)의 반경방향 두께는 모두 이며; 계산한 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 는 (1)이며;(01) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase range and thickness decrease range of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap; In the thickened cap, the arc length of the first increased thickness zone 12 selected for the inside of the half cross section in the direction along the central axis 01 is L1, and the second increased thickness zone of the thickened cap ( The arc length of 21) is s1, and the outer toric arc length of the annulus 2 is s, where s1 is shorter than or equal to s, and L1 is shorter than or equal to s; All radial thicknesses of the first increased thickness zone 12 and the second increased thickness zone 21 are set. And, the radial thicknesses of the first reduced thickness zone 11, the second reduced thickness zone 22, and the third reduced thickness zone 31 are all is; Calculated Thickened Coefficient of Thickened Cap Is (1);

본 단계 (01)에서, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택하고, 선택한 변형전 캡, 즉, 종래기술에 따른 접시형 캡의 균일한 두께는 이며;In this step (01), a plate-shaped cap according to the prior art shown in FIG. 1 is selected, and the uniform thickness of the selected cap before deformation, that is, the plate-shaped cap according to the prior art, is is;

도 2에 도시된 바와 같이, 두꺼워진 캡의 두께 증가 부분은 2개의 구역을 구비하고, 제1 구역은 관절부(5) 지점에서부터 시작해 꼭대기부(4) 방향으로 연장해 뻗어나가고 아크 길이 에 포함된 구역, 즉 상기 제1 두께 증가 구역(12)이며; 제2 구역은 관절부(5) 지점에서부터 시작해 고리부(2)와 실린더(3)의 연결 지점을 향하여 연장해 뻗어나가고 아크 길이 에 포함된 구역, 즉, 제2 두께 증가 구역(21)이며;As shown in FIG. 2, the thickness increasing part of the thickened cap has two zones, and the first zone starts from the point of the joint part 5 and extends in the direction of the top part 4 and extends along the arc length. a region included in , ie the first increased thickness region 12 ; The second zone starts from the point of the joint part 5 and extends toward the connection point of the ring part 2 and the cylinder 3, and the arc length is a region included in , ie, a second thickness increasing region 21 ;

본 실시예에서, 두꺼워진 계수 δ의 값 범위는 0.2부터 1이고, 일 경우, 두꺼워진 캡은 종래기술에 따른 동일 두께 캡이다.In this embodiment, the value range of the thickened coefficient δ is from 0.2 to 1, In one case, the thickened cap is the same thickness cap according to the prior art.

(02) 실린더(3) 외측 표면 간의 횡방향 거리 D를 선택해 두꺼워진 캡의 직경, 볼 헤드(1)의 외측 구면의 반경 R, 실린더(3)의 높이 H, 볼 헤드(1)의 외측 구면에 있어서 관절부(5)에서부터 꼭대기부(4)까지의 아크 길이 L, 고리부(2)의 반경 r로 삼으며; 두꺼워진 캡의 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 감소 구역 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 증가 구역 표면적 를 계산하면 각각 아래와 같이,(02) The diameter of the cap thickened by choosing the transverse distance D between the outer surfaces of the cylinder (3), the radius R of the outer spherical surface of the ball head (1), the height H of the cylinder (3), and the outer spherical surface of the ball head (1) In , the arc length L from the joint part 5 to the top part 4 and the radius r of the ring part 2 are taken; Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone of the thickened cap , the surface area of the increased thickness zone of the thickened cap Calculate as follows, respectively,

(2)이고; (2);

(3)이고; (3);

(4)이며; (4);

여기에서, 두꺼워진 캡에 있어서 중심축(01)을 따르는 방향에서의 단면 내에 있어서, 볼 헤드의 두께 증가 구역의 반경방향에서의 아크 길이 ; 구면의 반경방향에서의 관절부(5)부터 실린더(3)까지의 아크 길이 ; 고리부에서 두께 증가 구역의 반경방향에서의 아크 길이 을 단계 (02)로부터 획득하며,Here, in the cross section in the direction along the central axis 01 in the thickened cap, the arc length in the radial direction of the thickness increasing zone of the ball head ; Arc length from the joint part 5 to the cylinder 3 in the radial direction of the spherical surface ; Arc length in the radial direction of the thickness increase zone in the annulus is obtained from step (02),

본 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s, L1, s1, , 에 대한 사이즈 표기는 도 2에 도시된 바와 같으며; 또한, 상기 변형전 캡, 즉, 선택한 도 1에 도시된 종래 접시형 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s의 사이즈는 모두 도 2에 도시된 사이즈와 일치하다.Relevant parameters D, R, H, L, r, s, L1, s1 of the thickened cap according to this embodiment, , The size notation for is as shown in FIG. 2; In addition, the sizes of the relevant parameters D, R, H, L, r, and s of the cap before deformation, that is, the selected conventional dish-shaped cap shown in FIG. 1, all match the size shown in FIG. 2.

는 접시형 캡의 표면적으로서, 공식 (2)에 의해 획득되고; 는 두께 감소 구역의 면적으로서, 공식(3)에 의해 획득되어, 이를 공식(4)에 대입할 경우, 두께 증가 구역 표면을 획득할 수 있다. is the surface area of the dish-shaped cap, obtained by formula (2); is the area of the thickness reduction zone, obtained by formula (3), and substituting it into formula (4), the surface of the thickness increase zone can be obtained.

(03) 두꺼워진 캡을 기반으로 하는 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적은 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적과 동일하고, 단계 (02)에서 획득한 , , 에 근거해 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역 반경방향 두께 , 두께 증가 구역 반경방향 두께 을 확정하며;(03) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step (02) , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirm;

여기에서, 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적 을 기록하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적 를 기록하고, 이며; 또한, 과 는 각각 아래의 공식, 즉,where the different thickening coefficients of the thickened cap total volume under , and the uniform thickness of the cap before deformation total volume under record, is; also, class are each of the formulas below, that is,

(5); (5);

(6)을 만족시키며; satisfies (6);

(04) 두꺼워진 캡의 탄성 모듈러스 , 항복 강도 및 푸아송비 를 획득하고, 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리고, 여기에서, 하중계수 는 두꺼워진 캡의 극한 하중 및 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이며; 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 를 따라 증가하지만 하중계수 의 값은 떨어질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅(fitting)하며;(04) Elastic modulus of thickened cap , yield strength and Poisson's ratio Obtaining and building a simulation model of the thickened cap; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor fitting the function equation of ;

본 단계 (04)에서, 두꺼워진 캡 유한요소 계산 모델을 구축하고 하우징 유닛, 고정된 경계, 균일한 외압을 이용해 모델링을 진행하고, 여기에서, 하우징 유닛은 적어도 40000개이다.In this step (04), a thickened cap finite element calculation model is built and modeling is performed using a housing unit, a fixed boundary, and a uniform external pressure, where the housing unit is at least 40000.

단계 (04)가 두꺼워지는 데 유익한 구간을 획득하는 단계는 더 나아가, 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 클 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 효과적인 구간으로 삼는 단계를 더 포함한다.The step (04) of obtaining a useful interval for thickening is further, the thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing When is greater than 1, the corresponding thickened coefficient A step of selecting a value range of and making it an effective interval for thickening is further included.

본 단계 (04)에서, 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계는, 시뮬레이션 모델을 이용해 복수의 두꺼워진 계수 의 극한 하중을 획득하고 두꺼워진 계수 일 때의 극한 하중을 획득하여 각각 상기 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 복수의 하중계수를 계산하고, 두꺼워진 계수를 횡축으로 하고 하중계수를 종축으로 하는 카테시안 좌표 시스템(cartesian coordinates system) 중에서 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 하중계수로 형성된 좌표점이 자리잡고 있는 위치를 교정해 확정하여 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계를 포함한다.In this step (04), the coefficient thickened using the simulation model - load factor The step of drawing a drawing is a plurality of thickened coefficients using a simulation model obtained an ultimate load of and a thickened modulus Obtain the ultimate load at the time of , calculate a plurality of load factors under the plurality of thickened coefficients, respectively, and take the thickened coefficient as the horizontal axis and the load coefficient as the ordinate. A plurality of thick Thickened coefficient by correcting and confirming the position where the coordinate point formed by the load coefficient under the true coefficient is located - load factor It includes drawing a drawing.

복수의 두꺼워진 계수 의 극한 하중을 획득하고 두꺼워진 계수 일 때의 극한 하중을 획득하는 단계는, Riks방법을 이용해 최대 증분 수의 초기 아크 길이 증분 및 최대 최소 아크 길이 등 계산 파라미터를 설정하고, 여기에서, 최대 증분 수는 통상적으로 250 내지 300을 취하며; 초기 아크 길이 증분은 통상적으로 0.01을 취하고, 최대 아크 길이는 통상적으로 0.1을 취하고, 최소 아크 길이는 통상적으로 1*10^-50을 취하는 단계를 더 포함하며;Vengeance Thickened Coefficient obtained an ultimate load of and a thickened modulus The step of obtaining the ultimate load when , sets calculation parameters such as the initial arc length increment of the maximum increment number and the maximum minimum arc length increment using the Riks method, where the maximum increment number usually takes 250 to 300 ; the initial arc length increment typically takes 0.01, the maximum arc length typically takes 0.1, and the minimum arc length typically takes 1*10 ^-50 ;

두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하는 과정에서 버려야 하며;Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor must be discarded in the process of fitting the function equation of ;

(05) 단계 (04) 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 이용해 하중계수 를 획득하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 극한 하중을 획득하고, 확정한 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은, (05) Thickened coefficient during step (04) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation The ultimate load prediction model of the thicker cap obtained and confirmed under the extreme load,

(7)이고; (7);

여기에서, 는 단계(04)로부터 획득한 하중계수이다.From here, is the load factor obtained from step 04.

변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 하에서의 극한 하중은 균일한 두께 하에서의 접시형 캡의 굴곡 강도 공식으로부터 획득하며; 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 두꺼워진 계수 -하중계수 k 및 변형전 접시형 캡의 균일한 두께 하에서의 굴곡 강도 공식으로 곱해 획득하며; 는 변형전 캡의 균일한 두께이고, 는 접시형 캡 소재의 항복 강도이고, 는 캡 소재의 탄성 모듈러스이고, 는 구면 지점의 반경이며; 는 고리부의 반경이며; 는 캡의 전체 직경이며; 는 컬럼의 높이이고, 상기 관련 파라미터는 모두 (01) 내지 (04) 단계에서 획득할 수 있다.Uniform thickness of the cap before deformation The ultimate load under the condition under the condition of uniform thickness Obtained from the formula for the flexural strength of a dish-shaped cap under The ultimate load prediction model of the thickened cap is the thickened coefficient obtained by multiplying by the load factor k and the formula for flexural strength under uniform thickness of the dish cap before deformation; is the uniform thickness of the cap before deformation, is the yield strength of the dish-shaped cap material, is the modulus of elasticity of the cap material, is the radius of the spherical point; is the radius of the ring portion; is the overall diameter of the cap; is the height of the column, and all of the above related parameters can be obtained in steps (01) to (04).

본 단계 (05)에서, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델을 이용해 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중을 획득하며; 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델이 획득한 공식해법(formal solution)과 시뮬레이션 모델이 획득한 수치해법(numerical solution)을 대조함으로써, 양자의 결과가 비교적 일치하여, 두꺼워지는 데 유익한 구간 내의 상이한 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중을 예측하는 데 사용하는 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 정확성이 검증된다. 또한, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델을 이용해 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중을 획득할 수 있어 계산량을 효과적으로 감소할 수 있다.In this step (05), the ultimate load of the thickened cap under different thickening coefficients is obtained using the prediction model of the ultimate load of the thickened cap; By comparing the formal solution obtained by the ultimate load prediction model of the thickened cap and the numerical solution obtained by the simulation model, the results of both are relatively consistent, indicating that different The accuracy of the thickened cab ultimate load prediction model used to predict the ultimate load of the thickened cab under In addition, an arbitrary thickening coefficient was obtained using the ultimate load prediction model of the thickened cab. The maximum load of the thickened cap can be obtained under

이하, 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예를 결합해 본 발명에 따른 두꺼워진 캡 및 이의 설계방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a thickened cap and a design method thereof according to the present invention by combining the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment will be described in detail.

도 4, 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예가 제공한 두꺼워진 캡은 모두 제1 두께 감소 구역(11), 제1 두께 감소 구역(11) 단부에서부터 차례대로 직렬 연결된 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)을 포함한다. 여기에서, 제1 두께 증가 구역(12)은 관절부(5)를 따라 꼭대기부(4)를 향해 확장하고, 제2 두께 증가 구역(21)은 관절부(5)를 따라 고리부(2)와 실린더(3) 사이의 연결부를 향해 확장한다.As shown in FIGS. 4, 7 and 10, the thickened caps provided by the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment all have a first thickness reduction zone 11, a first thickness reduction zone ( 11) a first thickness increase zone 12, a second thickness increase zone 21, a second thickness reduction zone 22, and a third thickness reduction zone 31 connected in series from the end in turn. Here, the first increased thickness zone 12 extends along the joint 5 towards the top 4, and the second increased thickness zone 21 extends along the joint 5 to the ring 2 and the cylinder. (3) expands towards the junction between.

제1 실시예Example 1

두꺼워진 캡의 설계방법을 제공하며, 구체적으로 아래의 단계를 포함한다.A method for designing a thickened cap is provided, and specifically includes the following steps.

(101) 하나의 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 삼아, 변형전 캡보다 두꺼워지도록 구성된 두꺼워진 캡의 두께 증가 범위, 두께 감소 범위를 확정하며; 두꺼워진 캡에 있어서 두꺼워진 캡의 중심축(01)을 따르는 방향에서의 2분의 1의 단면 또는 전체 단면의 내부에 대해 선택한 두꺼워진 캡의 제1 두께 증가 구역(12)의 아크 길이는 L1이고, 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이는 s1이고, 고리부(2)의 외측 원환면 아크 길이는 s이고, 여기에서, s1은 s보다 짧거나 같고, L1은 s보다 짧거나 같으며; 설정된 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21)의 반경방향 두께는 동일하게 모두 이고, 제1 두께 감소 구역(11), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)의 반경방향 두께는 동일하게 모두 이며; 계산한 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 는 (1)이며;(101) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase range and thickness decrease range of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap; For a thickened cap, the arc length of the first thickening zone (12) of the thickened cap selected for the interior of the half cross-section or entire cross-section in the direction along the central axis (01) of the thickened cap is L1 , the arc length of the second thickness increasing zone 21 is s1, and the outer annular arc length of the ring portion 2 is s, where s1 is shorter than or equal to s, and L1 is shorter than or equal to s. and; The radial thicknesses of the first increased thickness zone 12 and the second increased thickness zone 21 are all the same. And, the radial thicknesses of the first reduced thickness zone 11, the second reduced thickness zone 22, and the third reduced thickness zone 31 are all the same. is; Calculated Thickened Coefficient of Thickened Cap Is (1);

본 단계 (101)에서, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택하고, 선택한 변형전 캡, 즉, 종래기술에 따른 접시형 캡의 균일한 두께는 이며;In this step 101, the prior art dish cap shown in FIG. 1 is selected, and the uniform thickness of the selected cap before deformation, that is, the prior art dish cap, is is;

도 4에 도시된 바와 같이, 두꺼워진 접시형 캡의 두께 증가 부분의 구체적인 구역은 도 4에 도시된 바와 같고, 직경은 D=304(mm)이고 두께는 인 균일한 두께의 접시형 캡을 선택해 사용하고, 접시형 캡은 304 스테인리스강 재질을 이용한다.As shown in Fig. 4, the specific area of the thickness increasing portion of the thickened dish cap is as shown in Fig. 4, the diameter is D = 304 (mm) and the thickness is Select and use a dish-type cap with a uniform thickness, and use a dish-type cap made of 304 stainless steel.

상기 제1 실시예에서, 두꺼워진 캡에 있어서 두꺼워진 부분은 전체 원환면을 선택하고, 즉, 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이는 이고, 제1 두께 증가 구역의 아크 길이는 이고, 제2 두께 감소 구역의 아크 길이는 0이며;In the first embodiment, in the thickened cap, the thickened portion selects the entire annular surface, that is, the arc length of the second thickening zone 21 is , and the arc length of the first thickness increasing zone is , and the arc length of the second thickness reduction zone is zero;

두께 증가 구역의 두께는 로, 두께 감소 구역의 두께는 로 설정하며, 이와 동시에, 공식(1)을 이용해 두꺼워진 계수 를 계산한다.The thickness of the thickness increase zone is , the thickness of the thickness reduction zone is , and at the same time, the thickened coefficient using formula (1) Calculate

상기 제1 실시예에서 선택한 두꺼워진 계수 δ의 값 범위는 0.2부터 1이고, 일 경우, 두꺼워진 캡은 종래기술에 따른 동일 두께 캡이다. 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 캡 아크 길이는 표 1에 기재된 바와 같다.The value range of the thickened coefficient δ selected in the first embodiment is from 0.2 to 1, In one case, the thickened cap is the same thickness cap according to the prior art. The cap arc lengths under different thickened factors δ are listed in Table 1.

표 1 상이한 두꺼워진 계수 Table 1 Different thickening factors δ δ 하에서의 캡 아크 길이cap arc length under

(102) 실린더(3) 외측 표면의 거리 D를 선택해 두꺼워진 캡의 직경, 볼 헤드(1)의 외측 구면의 반경 R, 실린더(3)의 높이 H, 볼 헤드(1)의 외측 구면이 관절부(5)에서부터 꼭대기부(4) 지점까지 연장해 뻗어나간 아크 길이 L, 고리부(2)의 반경 r로 삼으며; 두꺼워진 캡의 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 감소 구역 표면적 , 두꺼워진 캡의 두께 증가 구역 표면적 를 계산하면 각각 아래와 같이,(102) The diameter of the cap thickened by selecting the distance D of the outer surface of the cylinder (3), the radius R of the outer spherical surface of the ball head (1), the height H of the cylinder (3), the outer spherical surface of the ball head (1) is the joint The length of the arc extending from (5) to the point of the top part (4) is L, and the radius of the ring part (2) is taken as r; Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone of the thickened cap , the surface area of the increased thickness zone of the thickened cap Calculate as follows, respectively,

(2)이고, (2),

(3)이고, (3),

(4)이며; (4);

본 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s, L1, s1, , 에 대한 사이즈 표기는 도 4에 도시된 바와 같으며; 또한, 상기 변형전 캡, 즉, 선택한 도 1에 도시된 종래 접시형 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s의 사이즈는 모두 도 4에 도시된 사이즈와 일치하며, 구체적인 사이즈는 도 1에 표기하지 않았다.Relevant parameters D, R, H, L, r, s, L1, s1 of the thickened cap according to this embodiment, , The size notation for is as shown in FIG. 4; In addition, the cap before deformation, that is, the sizes of the related parameters D, R, H, L, r, and s of the selected conventional dish-shaped cap shown in FIG. 1 all coincide with the size shown in FIG. 4, and the specific size is not marked in Figure 1.

상기 제1 실시예에서 선택해 사용하는 사이즈는 이고; 이고; 이고; 이고; 이고; 이며, 공식(2)에 대입해 획득할 수 있는 캡 표면적 은,The size selected and used in the first embodiment is ego; ego; ego; ego; ego; , and the cap surface area obtained by substituting into formula (2) silver,

이며; is;

공식(3)에 대입해 산출할 수 있는 상기 실시예의 두께 감소 구역 표면적 은,The surface area of the reduced thickness zone in the above embodiment, which can be calculated by substituting into formula (3) silver,

이며; is;

공식(4)을 이용해 계산한 두꺼워진 캡의 두께 증가 구역 표면적 은,Surface area of the thickened cap thickness increase zone calculated using formula (4) silver,

이며; is;

상기 제1 실시예의 을 상기 식에 대입해 산출한 상기 실시예의 두께 증가 구역 표면적은,of the first embodiment The surface area of the thickness increase zone of the embodiment calculated by substituting into the above formula,

이며; is;

(103) 두꺼워진 캡을 기반으로 하는 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적은 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적과 동일하고, 단계 (102)에서 획득한 , , 에 근거해 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역 반경방향 두께 , 두께 증가 구역 반경방향 두께 을 확정하며;(103) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step 102 , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirm;

두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적 을 기록하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적 를 기록하고, 이며; , 는 각각 아래의 공식, 즉,Different thickening coefficients of thickened caps total volume under , and the uniform thickness of the cap before deformation total volume under record, is; , are each of the formulas below, that is,

(5), (5),

(6)을 만족시키며; satisfies (6);

상세하게, 두께 증가 구역 표면적 와 두께 감소 구역 표면적 을 (5)에 대입할 경우,Specifically, the surface area of the zone of increase in thickness and the surface area of the reduced thickness zone When substituting into (5),

이고; ego;

캡의 총 표면적 과 변형전 캡의 균일한 두께 를 (6)에 대입하면,total surface area of the cap Uniform thickness of the cap before and before deformation Substituting into (6),

을 획득할 수 있고; can obtain;

표 2에 기재된 바와 같이, 획득한 을 공식(5)에 대입해 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 두께 을 획득할 수 있으며;As shown in Table 2, the obtained The thickness of the thickness reduction zone under different thickening factors δ by substituting into equation (5) , the thickness of the zone of increasing thickness can obtain;

표 2: 상이한 두꺼워진 계수 δ하에서 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 두께 Table 2: Thickness of the thickness reduction zone under different thickening factors δ , the thickness of the zone of increasing thickness

(104) 두꺼워진 캡의 탄성 모듈러스 , 항복 강도 및 푸아송비 를 획득하고, 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리고, 여기에서, 하중계수 는 두꺼워진 캡의 극한 하중 및 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이며; 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 를 따라 증가하지만 하중계수 의 값은 떨어질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하며;(104) Elastic modulus of thickened cap , yield strength and Poisson's ratio Obtaining and building a simulation model of the thickened cap; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor fitting a function equation of ;

본 단계 (104)에서, 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 캡의 극한 하중을 확정하는 단계는, Riks방법을 이용해 최대 증분 수의 초기 아크 길이 증분 및 최대 최소 아크 길이 등 계산 파라미터를 설정하고, 여기에서, 최대 증분 수는 통상적으로 250 내지 300을 취하며; 초기 아크 길이 증분은 통상적으로 0.01을 취하고, 최대 아크 길이는 통상적으로 0.1을 취하고, 최소 아크 길이는 통상적으로 1*10^-50을 취하는 단계를 포함하며;In this step 104, the step of determining the ultimate load of the thickened cab using the simulation model sets calculation parameters such as the initial arc length increment of the maximum number of increments and the maximum minimum arc length using the Riks method, where: The maximum number of increments typically takes 250 to 300; the initial arc length increment typically takes 0.01, the maximum arc length typically takes 0.1, and the minimum arc length typically takes 1*10 ^-50 ;

본 단계 (104)에서, 두꺼워진 캡 유한요소 계산 모델을 구축하고 하우징 유닛, 밑변이 전부 고정된 경계 조건, 균일한 외압을 이용해 모델링을 진행하고, 여기에서, 하우징 유닛은 적어도 40000개이다. 두꺼워진 캡의 소재 속성은 표 3에 기재된 바와 같다.In this step 104, a thickened cap finite element calculation model is built and modeling is performed using a housing unit, a boundary condition in which all bases are fixed, and a uniform external pressure, where the number of housing units is at least 40000. The material properties of the thickened cap are as listed in Table 3.

표 3 두꺼워진 캡의 소재 속성Table 3 Material properties of thickened caps

본 단계 (104)에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리며, 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계는, 시뮬레이션 모델을 이용해 복수의 두꺼워진 계수 의 극한 하중을 획득하고 두꺼워진 계수 일 때의 극한 하중을 획득하여 각각 상기 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 복수의 하중계수를 계산하고, 두꺼워진 계수를 횡축으로 하고 하중계수를 종축으로 하는 카테시안 좌표 시스템 중에서 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 하중계수로 형성된 좌표점이 자리잡고 있는 위치를 교정해 확정하여 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리는 단계를 포함하며;In this step 104, as shown in FIG. 5, the coefficients are thickened using the simulation model. - load factor Draw a drawing and use the simulation model to thicken the coefficient - load factor The step of drawing a drawing is a plurality of thickened coefficients using a simulation model obtained an ultimate load of and a thickened modulus Obtaining the ultimate load at the time of , calculating a plurality of load factors under the plurality of thickened factors, respectively, and having the thickened factor as the horizontal axis and the load factor as the ordinate. Load factors under the plurality of thickened factors in the Cartesian coordinate system Thickened coefficient by correcting and confirming the position where the coordinate point formed by - load factor including drawing a drawing;

본 단계(104)에서, 도 5로부터 알 수 있다시피, 상기 두꺼워진 방안 하에서 두꺼워진 계수 가 0.5 내지 0.95를 취할 경우, 두꺼워진 캡의 굴곡 저항 능력이 균일한 두께의 일반 접시형 캡, 즉, 변형전 캡보다 뚜렷하게 우수하고, 더 나아가, 바람직하게, 하중계수 가 1보다 클 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 효과적인 구간으로 삼고, 두꺼워진 계수 가 0.7 내지 0.95를 취할 경우, 상기 방안의 두꺼워지는 데 유익한 구간이고, 여기에서, 하중계수는 두꺼워진 캡의 극한 하중과 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이고, 동일 두께 캡의 두꺼워진 계수 이다.In this step 104, as can be seen from FIG. 5, the thickened coefficient under the thickened scheme When is taken from 0.5 to 0.95, the bending resistance ability of the thickened cap is noticeably superior to that of the general dish-shaped cap of uniform thickness, that is, the cap before deformation, and furthermore, preferably, the load factor When is greater than 1, the corresponding thickened coefficient Select the value range of to be an effective interval for thickening, and the thickened coefficient Takes 0.7 to 0.95, it is a useful interval for the thickening of the scheme, where the load factor is the ratio of the ultimate load of the thicker cap to the ultimate load of the same thickness cap, and the thickened coefficient of the same thickness cap. am.

더 나아가, 하중계수 가 1 미만인 결과를 버리고, 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하면 아래와 같이,Further, the load factor Discard results where is less than 1, and the thickened coefficient under the interval useful for thickening - load factor Fitting the function equation of

이며; is;

(105) 단계 (104) 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 이용해 하중계수 를 획득하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 극한 하중을 획득하고, 확정한 두꺼워지는 데 유익한 구간의 내부에 있어서 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 아래와 같이,(105) Thickened coefficient during step (104) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation Different thickening coefficients inside the interval useful for obtaining and determining the thickening under the ultimate load The ultimate load prediction model of the thicker cab under

(7)이며; (7);

여기에서, 는 캡 소재의 항복 강도이고, 는 캡 소재의 탄성 모듈러스이고, 는 구면 지점의 반경이며; 는 고리부의 반경이며; 는 캡 총체의 직경이며; 는 컬럼의 높이이고, 상기 관련 파라미터는 모두 (101) 내지 (104) 단계에서 획득하며;From here, is the yield strength of the cap material, is the modulus of elasticity of the cap material, is the radius of the spherical point; is the radius of the ring portion; is the diameter of the cap body; is the height of the column, and the above related parameters are all obtained in steps (101) to (104);

상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 두꺼워진 계수 -하중계수 k 및 WANGER가 제출한 변형전 접시형 캡의 균일한 두께 하에서의 굴곡 강도를 공식으로 곱해 획득하며, 상기 파라미터는 식(7)에 대입하면,The ultimate load prediction model of the thickened cap is the thickened coefficient -It is obtained by multiplying the load factor k and the flexural strength under the uniform thickness of the dish-shaped cap before deformation submitted by WANGER by the formula, and the parameters are substituted into equation (7),

을 획득할 수 있으며; can obtain;

본 실시예가 이용하는 사이즈 파라미터와 두꺼워진 계수 를 상기 식에 대입해 획득한 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 극한 하중은, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델이 획득한 극한 하중의 공식해법과 시뮬레이션 모델이 획득한 극한 하중의 수치해법을 대조함으로써 도 6에 도시된 바와 같이, 양자의 결과가 매우 가까워 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중의 계산에 사용하는 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 정확성이 검증되며; 또한, 두꺼워진 캡 극한 하중 예측 모델을 이용할 경우, 두꺼워진 캡의 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 극한 하중을 획득할 수 있고, 시뮬레이션 모델이 이산점(discrete point) 값을 선택해 계산한 두꺼워진 캡의 극한 하중의 결과에 비해 계산량을 효과적으로 감소할 수 있다.Size parameter and thickened coefficient used in this embodiment Different thickening coefficients of the thickened cap obtained by substituting As for the ultimate load under the condition, as shown in FIG. 6 by comparing the formula solution of the ultimate load obtained by the prediction model of the ultimate load of the thicker cap and the numerical solution of the ultimate load obtained by the simulation model, the results of both are very close and different. The accuracy of the prediction model of the ultimate load of the thickened cap used for the calculation of the ultimate load of the thickened cap under the thickened coefficient δ is verified; In addition, when using the thicker cap ultimate load prediction model, any thickened coefficient inside the interval that is beneficial to the thicker cap It is possible to obtain the ultimate load under the condition, and the amount of calculation can be effectively reduced compared to the result of the ultimate load of the thicker cab calculated by the simulation model by selecting discrete point values.

제2 실시예Second embodiment

(201) 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 삼아, 변형전 캡보다 두께가 두꺼워지도록 구성된 두꺼워진 캡의 두께 증가 범위, 두께 감소 범위를 확정하며; 두꺼워진 캡에 있어서 두꺼워진 캡의 중심축(01)을 따르는 방향에서의 단면 내부에 대해 선택한 두꺼워진 캡의 제1 두께 증가 구역(12)의 아크 길이는 L1이고, 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이는 s1이고, 고리부(2)의 외측 원환면 아크 길이는 s이고, 여기에서, s1은 s보다 짧거나 같고, L1은 s보다 짧거나 같으며; 설정된 각각의 제1 두께 증가 구역(12), 제2 두께 증가 구역(21)의 반경방향 두께는 모두 이고, 제1 두께 감소 구역(11), 제2 두께 감소 구역(22), 제3 두께 감소 구역(31)의 반경방향 두께는 모두 이며; 계산한 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 는 (1)이며;(201) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase range and thickness decrease range of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap; For the thickened cap, the arc length of the first increased thickness zone 12 of the thickened cap selected for the inside of the cross section in the direction along the central axis 01 of the thickened cap is L1, and the second increased thickness zone 21 The arc length of ) is s1, and the outer toric arc length of the annular portion 2 is s, where s1 is shorter than or equal to s, and L1 is shorter than or equal to s; All of the radial thicknesses of the first and second increased thickness zones 12 and 21 are set. And, the radial thicknesses of the first reduced thickness zone 11, the second reduced thickness zone 22, and the third reduced thickness zone 31 are all is; Calculated Thickened Coefficient of Thickened Cap Is (1);

본 단계 (201)에서, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택하고, 선택한 변형전 캡, 즉, 종래기술에 따른 접시형 캡의 균일한 두께는 이며;In this step 201, a plate-shaped cap according to the prior art shown in FIG. 1 is selected, and the uniform thickness of the selected cap before deformation, that is, the plate-shaped cap according to the prior art, is is;

상기 제2 실시예에서 두꺼워진 부분의 구체적인 구역은 도 7에 도시된 바와 같고, 캡은 직경이 304(mm)이고 두께가 1.85(mm)인 균일한 두께의 접시형 캡을 선택해 사용하고, 접시형 캡은 304 스테인리스강 재질을 이용한다. 두꺼워진 캡에 있어서 두꺼워진 부분이 각각 관절부(5) 지점에서부터 시작해 고리부(2)와 실린더(3)의 연결 지점 및 꼭대기부(4)를 향해 연장하여 뻗어나간 반경방향 아크 길이는 의 구역, 즉, 제2 두께 증가 구역(21)의 아크 길이 s1=-이고, 제1 두께 증가 구역(12)의 아크 길이 L1=이고, 따라서, s1=L1이며;In the second embodiment, the specific area of the thickened part is as shown in FIG. 7, and the cap is a dish-shaped cap having a uniform thickness of 304 (mm) in diameter and 1.85 (mm) in thickness. The mold cap uses 304 stainless steel material. In the thickened cap, the radial arc length of the thickened part starting from the point of the joint part (5) and extending toward the connection point of the ring part (2) and the cylinder (3) and the top part (4) is area of , that is, the arc length of the second thickness increasing area 21 s1=- And, the arc length L1 of the first thickness increasing region 12 = and, therefore, s1 = L1;

상기 제2 실시예에서, 두꺼워진 계수 의 값 범위는 0.2부터 1이며, 일 경우, 두꺼워진 캡은 종래기술에 따른 동일 두께 캡이고, 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 캡 아크 길이는 표 4에 기재된 바와 같다.In the second embodiment, the thickened coefficient The value range of is from 0.2 to 1, In one case, the thickened cap is the same thickness cap according to the prior art, and the cap arc length under the different thickening factor δ of the thickened cap is as shown in Table 4.

표 4 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 캡 아크 길이Table 4 Cap arc length under different thickening factor δ

(202) 두꺼워진 캡의 표면적 , 두께 감소 구역 표면적 , 두께 증가 구역 표면적 을 확정하며;(202) Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone , thickness increase zone surface area confirm;

본 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s, L1, s1, , 에 대한 사이즈 표기는 도 7에 도시된 바와 같으며; 또한, 상기 변형전 캡, 즉, 선택한 도 1에 도시된 종래 접시형 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s의 사이즈는 모두 도 7에 도시된 사이즈와 일치하며, 구체적인 사이즈는 도 1에 표기하지 않았다.Relevant parameters D, R, H, L, r, s, L1, s1 of the thickened cap according to this embodiment, , The size notation for is as shown in FIG. 7; In addition, the cap before deformation, that is, the size of the related parameters D, R, H, L, r, and s of the conventional dish-shaped cap shown in FIG. 1 coincides with the size shown in FIG. 7, and the specific size is not marked in Figure 1.

본 제2 실시예가 선택해 사용한 일부 사이즈는 제1 실시예와 동일하며, 사이즈 파라미터는 아래의 사항을 포함한다.Some sizes selected and used in this second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the size parameters include the following.

; ; ; ; ; 이고, 파라미터를 공식 (2)에 대입해 획득한 캡 표면적 은 제1 실시예와 동일하며; ; ; ; ; ; , and the cap surface area obtained by substituting the parameters into equation (2) is the same as in the first embodiment;

더 나아가 선택하는 사이즈는Further, the size to choose

이고; 이고; 이고; 이고; 이고; 이고; s1==17.7635(mm)이고; L1==17.7635(mm)이며, 이를 공식(3)에 대입해 획득한 실시예의 두께 감소 구역 표면적 은, ego; ego; ego; ego; ego; ego; s1= = 17.7635 (mm); L1= = 17.7635 (mm), and the surface area of the reduced thickness zone of the embodiment obtained by substituting this into formula (3) silver,

이며; is;

공식(4)를 이용해 계산한 두꺼워진 캡의 두께 증가 구역 표면적 은,Surface area of the increased thickness area of the thickened cap calculated using formula (4) silver,

이며; is;

(203) 두꺼워진 캡을 기반으로 하는 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적은 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적과 동일하고, 단계 (202)에서 획득한 , , 에 근거해 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역 반경방향 두께 , 두께 증가 구역 반경방향 두께 을 확정하며;(203) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step 202. , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirm;

두께 증가 구역 표면적 과 두께 감소 구역 표면적 을 (5)에 대입하면, Thickness increase zone surface area Over-thickness reduced zone surface area Substituting into (5),

이며; is;

변형전 접시형 캡의 균일한 두께 , 캡 표면적 을 공식(6)에 대입해 아래와 같이,Uniform thickness of dish cap before deformation , cap surface area By substituting into formula (6),

을 획득하며; obtain;

표 5에 기재된 바와 같이, 획득한 을 을 공식(5)에 대입하면 을 획득할 수 있고, 즉, 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 반경방향 두께 를 획득하며;As shown in Table 5, the obtained Substituting into Formula (5), can be obtained, that is, the thickness of the thickness reduction zone under different thickening coefficients. , the radial thickness of the zone of increasing thickness obtain;

표5: 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 두께 Table 5: Thickness of the thickness reduction zone under different thickening factors δ , the thickness of the zone of increasing thickness

(204) 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 두꺼워진 캡의 탄성 모듈러스 , 항복 강도 및 푸아송비 를 획득하며; 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리고, 여기에서, 하중계수 는 두꺼워진 캡의 극한 하중 및 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이며; 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 를 따라 증가하지만 하중계수 의 값은 떨어질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하며;(204) build a simulation model of the thickened cap; Modulus of elasticity of the thickened cap , yield strength and Poisson's ratio obtain; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor fitting a function equation of ;

단계 (204)에서, 제2 실시예가 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 캡의 극한 하중을 확정하는 단계는 제1 실시예와 동일하며;In step 204, the step of determining the ultimate load of the thickened cab in the second embodiment using the simulation model is the same as in the first embodiment;

제2 실시예가 시뮬레이션 모델을 이용해 그린 두꺼워진 계수 -하중계수 도면은 도 8에 도시된 바와 같고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 두꺼워진 방안하에서 두꺼워진 계수 가 0.3 내지 0.95를 취할 경우, 두꺼워진 캡의 굴곡 저항 능력이 균일한 두께의 일반 접시형 캡, 즉, 변형전 캡보다 뚜렷하게 우수하고, 두꺼워진 계수 가 0.3 내지 0.95를 취할 경우에는 상기 방안에서 두꺼워지는 데 효과적인 구간이고, 두꺼워진 계수 가 0.5 내지 0.95를 취할 경우에는 상기 방안에서 두꺼워지는 데 유익한 구간이며;The thickened coefficient drawn by the second embodiment using the simulation model - load factor The figure is as shown in Fig. 8, and as shown in Fig. 8, the thickened coefficient under the thickened scheme. When is taken from 0.3 to 0.95, the bending resistance ability of the thickened cap is significantly better than that of a regular dish-shaped cap of uniform thickness, that is, the cap before deformation, and the thickened modulus When is from 0.3 to 0.95, it is an effective interval for thickening in the above scheme, and the thickened coefficient When is taken from 0.5 to 0.95, it is a useful interval for thickening in the above solution;

하중계수 가 1 미만인 결과를 버리고, 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하면 아래와 같이,load factor Discard results where is less than 1, and the thickened coefficient - load factor Fitting the function equation of

이며; is;

(205) 단계 (204) 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 이용해 하중계수 를 획득하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 극한 하중을 획득하고, 확정한 두꺼워지는 데 유익한 구간의 내부에 있어서 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 아래와 같이,(205) Thickened coefficients during step (204) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation Different thickening coefficients inside the interval useful for obtaining and determining the thickening under the ultimate load The ultimate load prediction model of the thicker cab under

이며; is;

본 실시예가 이용하는 사이즈 파라미터와 두꺼워진 계수 를 상기 식에 대입하고 시뮬레이션 모델을 이용한 수치해법과 대조할 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 시뮬레이션 모델의 수치해법과 매우 가까우며, 이는 시뮬레이션 모델이 복수의 이산점 값을 선택해 계산한 극한 하중의 결과에 비해, 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 접시형 두꺼워진 캡의 극한 하중에 사용할 수 있어 계산 결과를 감소할 수 있다.Size parameter and thickened coefficient used in this embodiment When substituted into the above equation and contrasted with the numerical solution using the simulation model, as shown in FIG. 9, the ultimate load prediction model of the thicker cap is very close to the numerical solution of the simulation model, which means that the simulation model is a plurality of discrete Compared to the result of the ultimate load calculated by selecting the point values, the ultimate load prediction model of the thickened cap is a random thickened coefficient inside the interval that is beneficial to the thickening. It can be used for the extreme load of the dish-shaped thickened cap under

제3 실시예Third embodiment

(301) 하나의 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택해 변형전 캡으로 삼아, 변형전 캡보다 두께가 두꺼워지도록 구성된 두꺼워진 캡의 두께 증가 및 두께 감소 범위를 확정하며;(301) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase and decrease ranges of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap;

제1 실시예와 제2 실시예의 파라미터에 있어서 차이점은 아래와 같이, 두꺼워진 캡의 두꺼워진 부분이 관절부(5) 지점에서부터 고리부(2)와 실린더(3)의 연결 지점까지 연장해 뻗어나가고 아크 길이가 인 구역과, 관절부(5) 지점에서부터 꼭대기부(4)까지 연장해 뻗어나가고 아크 길이가 인 구역을 포함하는 데 있으며;The difference in parameters between the first embodiment and the second embodiment is as follows, the thickened part of the thickened cap extends from the point of the joint part 5 to the connection point of the ring part 2 and the cylinder 3, and the arc length go The in area extends from the point of the joint part 5 to the top part 4, and the arc length is to contain a phosphorus zone;

설정된 두께 증가 구역의 반경방향 두께는 이고, 두께 감소 구역의 반경방향 두께는 이며, 공식(1)을 이용해 계산한 두꺼워진 계수 는 아래의 공식, 즉, (5)을 만족시키며;The radial thickness of the set thickness increase zone is , and the radial thickness of the reduced thickness zone is , and the thickened coefficient calculated using Formula (1) is the formula below, that is, satisfies (5);

본 단계 (301)에서, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 접시형 캡을 선택하고, 선택한 변형전 캡, 즉, 종래기술에 따른 접시형 캡의 균일한 두께는 이며;In this step 301, a plate-shaped cap according to the prior art shown in FIG. 1 is selected, and the uniform thickness of the selected cap before deformation, that is, the plate-shaped cap according to the prior art, is is;

여기에서, 제3 실시예에 따른 의 값 범위는 0.2부터 1이며, 일 경우, 두꺼워진 캡은 종래기술에 따른 동일 두께 캡이고, 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 캡 아크 길이는 표 (6)에 기재된 바와 같다.Here, according to the third embodiment The value range of is from 0.2 to 1, In one case, the thickened cap is the same thickness cap according to the prior art, and the cap arc length under the different thickening coefficient δ of the thickened cap is as shown in Table (6).

표 6 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 캡 아크 길이Table 6 Cap arc length under different thickening factor δ

(302) 두꺼워진 캡의 표면적 , 두께 감소 구역 표면적 , 두께 증가 구역 표면적 을 확정하며;(302) Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone , thickness increase zone surface area confirm;

두꺼워진 캡에 있어서 두꺼워진 캡의 중심축(01)을 따르는 방향에서의 단면 내에 있어서, 본 실시예에 따른 두꺼워진 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s, L1, s1, , 에 대한 사이즈 표기는 도 10에 도시된 바와 같으며; 또한, 상기 변형전 캡, 즉, 선택한 도 1에 도시된 종래 접시형 캡의 관련 파라미터 D, R, H, L, r, s의 사이즈는 모두 도 10에 도시된 사이즈와 일치하고, 구체적인 사이즈는 도 1에 표기하지 않았으며;In the thickened cap, in the cross section in the direction along the central axis 01 of the thickened cap, the related parameters D, R, H, L, r, s, L1, s1, , The size notation for is as shown in FIG. 10; In addition, the cap before deformation, that is, the sizes of the related parameters D, R, H, L, r, and s of the selected conventional dish-shaped cap shown in FIG. 1 all match the size shown in FIG. 10, and the specific size is not marked in Figure 1;

제3 실시예가 선택해 사용한 일부 사이즈는 아래와 같이, 이고; 이고; 이고; 이고; 이고; 이고, 공식 (2)에 대입해 획득한 캡 표면적 은 제1 실시예와 제2 실시예에서 의 값과 동일하며;Some sizes selected and used by the third embodiment are as follows: ego; ego; ego; ego; ego; , and the cap surface area obtained by substituting into equation (2) In the first and second embodiments equal to the value of;

(301)로부터 알 수 있다시피, 이고; 이며, 이를 공식 (3)에 대입해 획득한 실시예의 두께 감소 구역 표면적 은,As can be seen from (301), ego; , and the surface area of the thickness reduction zone of the embodiment obtained by substituting this into formula (3) silver,

이며; is;

(303) 두꺼워진 캡을 기반으로 하는 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 총 체적은 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 총 체적과 동일하고, 단계 (302)에서 획득한 , , 에 근거해 두꺼워진 캡의 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두께 감소 구역 반경방향 두께 , 두께 증가 구역 반경방향 두께 을 확정하며;(303) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step 302. , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirm;

상세하게, 두께 증가 구역 표면적 과 두께 감소 구역 표면적 을 (5)에 대입하면,Specifically, the surface area of the zone of increase in thickness Over-thickness reduced zone surface area Substituting into (5),

이며; is;

변형전 접시형 캡의 균일한 두께 , 캡 표면적 을 공식 (6)에 대입해 아래와 같이,Uniform thickness of dish cap before deformation , cap surface area By substituting into formula (6), we get:

을 획득하며; obtain;

표 7에 기재된 바와 같이, 획득한 을 공식 (5)에 대입하면 을 획득할 수 있으며, 즉, 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 두께 를 획득할 수 있으며;As shown in Table 7, the obtained Substituting into formula (5), can be obtained, that is, the thickness of the thickness reduction zone under different thickening factors δ , the thickness of the zone of increasing thickness can be obtained;

표 7: 상이한 두꺼워진 계수 δ 하에서의 두께 감소 구역의 두께 , 두께 증가 구역의 두께 Table 7: Thickness of the thickness reduction zone under different thickening factors δ , the thickness of the zone of increasing thickness

(304) 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하며; 두꺼워진 캡의 탄성 모듈러스 , 항복 강도 , 및 푸아송비 를 획득하며; 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 계수 -하중계수 도면을 그리고, 여기에서, 하중계수 는 두꺼워진 캡의 극한 하중 및 동일 두께 캡의 극한 하중의 비율이며; 두꺼워진 계수 -하중계수 도면에 근거해 하중계수 가 1보다 크고 두꺼워진 계수 를 따라 증가하지만 하중계수 의 값은 떨어질 때 대응되는 두꺼워진 계수 의 값 범위를 선택하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼으며; 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하며;(304) Build a simulation model of the thickened cap; Modulus of elasticity of the thickened cap , yield strength , and Poisson's ratio obtain; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening - load factor fitting a function equation of ;

단계 (304)에서, 두꺼워진 캡의 시뮬레이션 모델을 구축하고 시뮬레이션 모델을 이용해 두꺼워진 캡의 극한 하중을 확정하는 단계는 제1 실시예 및 제2 실시예와 대응되게 동일하며;In step 304, the step of building a simulation model of the thickened cap and determining the ultimate load of the thickened cap using the simulation model is the same as in the first embodiment and the second embodiment;

단계 (304)의 시뮬레이션 모델을 이용해 그린 두꺼워진 계수 -하중계수 도면은 도 11에 도시된 바와 같고, 상기 두꺼워진 방안 하에서 두꺼워진 계수 가 0.4 내지 0.95를 취할 경우, 두꺼워진 캡의 굴곡 저항 능력이 균일한 두께의 일반 접시형 캡, 즉, 변형전 캡보다 뚜렷하게 우수하고, 두꺼워진 계수 가 0.4 내지 0.95를 취할 경우에는 상기 방안에서 두꺼워지는 데 효과적인 구간이고, 두꺼워진 계수 가 0.5 내지 0.95를 취할 경우에는 상기 방안에서 두꺼워지는 데 유익한 구간이다.The thickened coefficients drawn using the simulation model of step 304 - load factor The drawing is as shown in FIG. 11, and the thickened coefficient under the thickened scheme When is taken from 0.4 to 0.95, the bending resistance ability of the thickened cap is significantly better than that of a regular dish-shaped cap of uniform thickness, that is, the cap before deformation, and the thickened modulus When is 0.4 to 0.95, it is an effective range for thickening in the above scheme, and the thickened coefficient When is taken from 0.5 to 0.95, it is an advantageous interval for thickening in the above solution.

하중계수 가 1미만인 결과를 버리고, 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 피팅하며;load factor Discard results where is less than 1, and the thickened coefficient under the interval useful for thickening - load factor fitting a function equation of ;

도 11에 도시된 바와 같이, 부터 사이의 두꺼워진 계수 -하중계수 는 선형 관계에 부합되고, 획득한 두꺼워진 계수-하중계수의 방정식을 피팅하면,As shown in Figure 11, from Thickened Coefficient Between - load factor fits a linear relationship, and fitting the obtained thickened coefficient-load factor equation,

이며; is;

(305) 단계 (304) 중의 두꺼워진 계수 -하중계수 의 함수 방정식을 이용해 하중계수 를 획득하고, 변형전 캡의 균일한 두께 하에서의 극한 하중을 획득하고, 확정한 두꺼워지는 데 유익한 구간의 내부에 있어서 상이한 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 아래와 같이,(305) Thickened coefficients during step (304) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation Different thickening coefficients inside the interval useful for obtaining and determining the thickening under the ultimate load The ultimate load prediction model of the thicker cab under

이며; is;

본 실시예가 이용하는 사이즈 파라미터와 두꺼워진 계수 를 상기 식에 대입하고 시뮬레이션 모델을 이용해 산출한 수치해법을 대조할 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델이 산출한 극한 하중의 공식해법은 시뮬레이션 모델이 산출한 수치해법과 매우 가까우며, 이는 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 정확성을 검증하며; 시뮬레이션 모델이 이산점 값을 선택해 계산한 극한 하중의 결과에 비해, 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중에 사용할 수 있어 계산 결과를 감소할 수 있다.Size parameter and thickened coefficient used in this embodiment In case of substituting into the above equation and comparing the numerical solution calculated using the simulation model, as shown in FIG. 12, the formula solution of the ultimate load calculated by the extreme load prediction model of the thicker cab is the numerical value calculated by the simulation model. It is very close to the solution, which verifies the accuracy of the ultimate load prediction model of the thickened cab; Compared to the results of the ultimate load calculated by the simulation model by selecting discrete point values, the model for predicting the ultimate load of the thickened cab is a random thickening coefficient inside the interval that is beneficial to the thickening. It can be used for the extreme load of the thickened cap under

상기 두꺼워진 캡의 설계방법은 두꺼워진 캡의 총 체적과 변형전 캡의 총 체적이 동일한 점을 기준으로 삼아 계산하여 두꺼워진 캡의 표면적, 두께 감소 구역 표면적, 두께 증가 구역 표면적을 획득하며, 획득한 변형전 캡의 균일한 두께에 의해 두꺼워진 캡의 두꺼워진 계수 하에서의 두께 증가 구역 두께, 두께 감소 구역 두께를 확정하며, 상기 설계방법을 이용해 획득한 두꺼워진 캡은 종래의 두꺼워진 캡의 기하학적 곡률이 연속되지 않아 응력 집중이 발생되는 현상을 줄일 수 있고, 두꺼워진 캡의 극한 하중을 효과적으로 높일 수 있으며;The design method of the thickened cap calculates the total volume of the thickened cap and the total volume of the cap before deformation as a criterion to obtain the surface area of the thickened cap, the surface area of the thickness reduction zone, and the surface area of the thickness increase zone, The thickness of the thickness increase zone and the thickness decrease zone under the thickened modulus of the thickened cap are determined by the uniform thickness of the cap before deformation, and the thickened cap obtained using the above design method is the geometric curvature of the conventional thickened cap. the discontinuous stress concentration can be reduced, and the ultimate load of the thicker cap can be effectively increased;

시뮬레이션 모델을 이용해 복수의 두꺼워진 계수 하에서의 극한 하중 및 하중계수를 획득하고, 두꺼워진 계수-하중계수 도면을 그려 두꺼워진 계수의 값 범위를 확정하여 두꺼워지는 데 유익한 구간으로 삼고, 두꺼워지는 데 유익한 구간 하에서의 두꺼워진 계수-하중계수의 함수 방정식을 피팅하며;Acquire ultimate loads and load factors under a plurality of thickened moduli by using simulation models, draw a thickened modulus-load factor drawing, determine the value range of the thickened modulus, make it a useful section for thickening, and make it a useful section for thickening fitting the function equation of the thickened coefficient-load factor under

및,and,

시뮬레이션 결과를 기반으로 해, 즉, 두꺼워진 계수-하중계수의 함수 방정식을 기반으로 해 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델을 창출하여 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중을 계산할 수 있으며; 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델이 획득한 공식해법과 시뮬레이션 모델이 획득한 수치해법을 대조함으로써, 양자의 결과가 비교적 일치하여 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델의 정확성이 검증되며;Based on the simulation results, that is, based on the functional equation of the thickened modulus-load factor, a model for predicting the ultimate load of the thickened cab is created, whereby any thickened coefficient inside the interval beneficial to the thickening is created. can calculate the ultimate load of the thickened cab under By comparing the formula solution obtained by the thickened cap ultimate load prediction model and the numerical solution obtained by the simulation model, the results of both are relatively consistent, and the accuracy of the thick cap ultimate load prediction model is verified;

시뮬레이션 모델이 이산점 값을 선택해 계산한 극한 하중의 결과에 비해, 상기 두꺼워진 캡의 극한 하중 예측 모델은 두꺼워지는 데 유익한 구간 내부의 임의의 두꺼워진 계수 하에서의 두꺼워진 캡의 극한 하중에 사용할 수 있어 계산 결과를 감소할 수 있고 계산량을 효과적으로 감소할 수 있다.Compared to the results of the ultimate load calculated by the simulation model by selecting discrete point values, the model for predicting the ultimate load of the thickened cab is a random thickening coefficient inside the interval that is beneficial to the thickening. It can be used for the extreme load of the thickened cap under the load, which can reduce the calculation result and effectively reduce the amount of calculation.

Claims

In the thickened cap,
It has one central axis (01), and the thickened cap is connected to a downwardly curved ball head (1), an end of the ball head, and a ring extending outward along the bending direction of the ball head. a cylinder 3 connected to the bottom end of the part 2 and the ring part and extending vertically downward; The middle position of the ball head has a top part (4), and the connection point of the ball head and the ring part has a joint part (5);
The ball head includes a first thickness reduction region 11, a first thickness increase region 12 connected to an end of the first thickness reduction region and extending to the joint portion, and a second thickness increase region connected to the joint portion by the ring portion ( 21), a second thickness reduction zone 22 connected to the second thickness increasing zone and extending to the connection point of the ring part and the cylinder, the cylinder extending from the connection point of the ring part and the column to the bottom end of the column (7) a third reduced thickness zone 31 extending to the end; From here,
The radial thicknesses of the first thickness increase zone and the second thickness increase zone are all set to t2 the same, and the radial direction of the first thickness reduction zone, the second thickness reduction zone 22, and the third thickness reduction zone 31 The thicknesses are all set to t1 the same, and the thickened coefficient of the thicker cap is , and here, A thickened cap, characterized in that.

According to claim 1,
In the cross section along the central axis direction of the thickened cap, the arc length of the first increased thickness region is L1, the arc length of the second increased thickness region is s1, and the outer torus arc lengths of the annular portion are all s, wherein s1 is less than s and L1 is less than s.

According to claim 1,
The outer surfaces of the first reduced thickness zone, the first increased thickness zone, the second increased thickness zone, the second reduced thickness zone, and the third reduced thickness zone are seamlessly connected in series in sequence; The inner surfaces of the first increased thickness zone and the second increased thickness zone are seamlessly connected; the inner surfaces of the second reduced thickness zone and the third reduced thickness zone are seamlessly connected; The thickened cap according to claim 1 , wherein inner surfaces of the first reduced thickness zone, the second reduced thickness zone and the third reduced thickness zone are recessed radially inward relative to the second increased thickness zone.

According to claim 1,
The value range of the thickened coefficient δ is 0.2 to 1; When the thickening coefficient δ is 1, the thickened cap is a cap of uniform thickness.

According to claim 1,
The thickened cap is a stainless steel structural material, and the material property of the thickened cap is modulus of elasticity , yield strength and Poisson's ratio A thickened cap comprising a.

In the design method applied to the thickened cap according to any one of claims 1 to 5, the following steps,
(01) select a dish-shaped cap according to the prior art as the pre-deformation cap, and determine the thickness increase range and thickness decrease range of the thickened cap configured to be thicker than the pre-deformation cap; In the thickened cap, in the cross section in the direction along the central axis of the thickened cap, the arc length of the first increased thickness zone of the thickened cap is L1, the arc length of the second increased thickness zone is s1, and the outer annular ring portion the plane arc length is s, where s1 is less than s and L1 is less than s; All of the radial thicknesses of the set first thickness increasing zone and second thickness increasing zone are And, the radial thicknesses of the first reduced thickness zone, the second reduced thickness zone, and the third reduced thickness zone are all is; The thickened coefficient of the thicker cap calculated is and, here, phosphorus step;
(02) Select the distance D between the outer surfaces of the cylinder to determine the diameter of the thickened cap, the radius R of the ball head sphere, the height of the cylinder H, the arc length L of the ball head sphere extending from the joint to the top, and the radius r of the hook. take; Thickened cap surface area , the surface area of the thickness reduction zone of the thickened cap , the surface area of the increased thickness zone of the thickened cap Calculating , respectively,
ego,
ego;
phosphorus step;
(03) Different thickened coefficients based on thickened caps The total volume under pressure is equal to the uniform thickness of the cap before deformation. equal to the total volume under and obtained in step (02) , , Different thickening coefficients of thickened caps based on Thickness reduction zone radial thickness under , the radial thickness of the zone of increasing thickness confirming;
(04) The material property that obtains the thickened cap is the modulus of elasticity , yield strength and Poisson's ratio Including, building a simulation model of the thickened cap; Thickened Coefficients Using Simulation Models - load factor Draw a drawing, where, the load factor is the ratio of the ultimate load of a thickened cap to that of an equal thickness cap; thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing is greater than 1 and the thickened coefficient increases with , but the load factor When the value of falls, the corresponding thickened coefficient A value range of is selected as an interval useful for thickening; Thickening coefficients under intervals useful for thickening -load factor fitting a function equation of ;
(05) Thickened coefficient during step (04) - load factor load factor using the function equation of is obtained, and the uniform thickness of the cap before deformation Different thickening coefficients inside the section beneficial to thickening and obtaining the ultimate load under When confirming the ultimate load prediction model of the thicker cab under
A design method applied to a thickened cap comprising a; phosphorus step.

According to claim 6,
In step (01), a design method applied to a thickened cap, characterized in that the value range of the selected thickened coefficient δ is 0.2 to 1.

According to claim 6,
In step (03), different thickening coefficients of the thickened cap total volume under , and the uniform thickness of the cap before deformation total volume under record, is; , are the formulas below, respectively,
;
A design method applied to a thickened cap, characterized in that it satisfies.

According to claim 6,
In step (04), the thickened coefficient - load factor Load factor based on drawing When is greater than 1, the corresponding thickened coefficient A design method applied to a thickened cap, characterized in that the range of values of is selected as an effective interval for thickening.

According to claim 6,
In step (04), the coefficient thickened using the simulation model - load factor The steps to draw a drawing are:
Multiple thickened coefficients using simulation model obtained an ultimate load of and a thickened modulus Obtaining the ultimate load in one case, calculating a plurality of load coefficients under the plurality of thickened coefficients, respectively, and having the thickened coefficient as the horizontal axis and the load coefficient as the ordinate axis. Thickened coefficient by correcting and confirming the position where the coordinate point formed by the load coefficient under the true coefficient is located - load factor A design method applied to a thickened cap comprising the step of drawing a drawing.