气流绕过塔体时，流体的动能和压力相互转换，形成漩涡，漩涡在塔体两侧交替增大和逸散，形成有规律的且分布为顺时针和逆时针方向的漩涡尾流，被称为卡曼涡街，塔体表面的状况、塔体尺寸等因素综合反映在雷诺数Re上，对气流有一定的影响，漩涡的产生和逸散与雷诺数Re有关，当漩涡的脱落频率与塔体的自振频率相等时，塔体将发生共振，塔式容器共振时的风速称为临界风速。因此，NB / T 47041—2014《塔式容器》中风载荷对塔设备的动力效应除了考虑顺风向的载荷作用以外，对于H / D＞15且H＞30 m的塔还应计算横风向共振，当塔顶风速小于一阶临界风速时，不考虑塔器第一阶阵型的振动，当塔顶风速大于等于一阶临界风速但小于二阶临界风速时，应考虑塔器第一阶阵型的振动，当塔顶风速大于等于二阶临界风速时，除了考虑塔器第一阶阵型的振动外还应考虑第二阶阵型的振动。

针对此情况，本文运用解析法对某精制塔在第一阶振型共振弯矩作用下的疲劳强度进行计算，并依据JB 4732—1995[1]，采用有限元分析方法对裙座与下封头对接焊缝的疲劳强度进行校核，真实准确地对该焊缝的疲劳强度进行安全评定[2]。

1 设计参数和结构分析

1.1 设计参数

设计基本参数如表1所示。

 

表1 设计参数Tab.1 Design data

  

项目 参数设计压力 / Mpa 0.1 ～ 0.5设计温度/ ℃ 175储存介质 环氧乙烷腐蚀裕量/ mm 0板材负偏差/ mm 0.3塔体内径/ mm 3 400设备总重/t ～350下封头横风向弯矩Mca (I)/ (N·mm) 6.983e+09塔体自振周期（实测）/ s 2.6筒体和封头材料 S30403+Q345R裙座材料 Q345R筒体厚度/ mm 3+22裙座厚度/ mm 22下封头尺寸/ mm EHA3400×(3+22 ) (3+21.2 )塔体总高/ mm ～80 919基本风压/ (N/m2) 620下封头顺风向弯矩Mcw(I)/ (N·mm) 8.042e+08组合风弯矩 Mew(I)/ (N·mm) 7.029e+09

1.2 结构分析

为了增加裙座筒体的抗弯截面惯性矩，减少混凝土基础顶面的压应力，裙座采用圆锥形裙座，裙座与下封头对接焊缝结构如图1所示，按照NB / T 47041—2014，焊缝高度应大于等于1.75倍裙座筒体厚度，按照标准要求，该焊缝高度至少为38.5 mm，根据实际放样，图纸设计焊缝高度取74 mm。

2 疲劳寿命分析

2.1 理论计算

依据NB / T 47041—2014标准释义[3]以及该精制塔设计参数中的载荷数据，在横风向共振组合弯矩的作用下，对该塔在与下封头连接处筒体截面的疲劳寿命进行分析计算。

交变应力强度幅：

 

经过应力分析计算，裙座与下封头对接焊缝截面，在受压侧最大应力强度为143.6 MPa，如图2所示，受拉侧最大应力为62.45 MPa，如图3所示。

1.2.4 适当加大棚间距：由于后墙厚度加大，所以适当加大前后棚之间的距离，以免出现前栋温室影响后栋温室的采光。要求每栋棚占地宽度达到18～20米。

 

2.1.1 交变应力强度幅计算与下封头连接处筒体截面的交变应力强度幅Salt拉应力：

 

经过有限元分析计算，在与下封头连接处筒体截面位置，受压侧应力均值为50.24 MPa，如图4所示，与理论计算值49.95 MPa基本吻合。受拉侧应力均值为21.89 MPa，如图3所示，与理论计算值23.09 MPa基本吻合。通过有限元分析计算与理论计算的比较，验证了该应力分析计算的正确性。

发生非洲猪瘟疫情时，以发病猪所在的养殖场、自然村、放养地、运载工具、交易市场、屠宰厂(场)为疫点，疫点外延3公里为疫区，疫区外延10公里为受威胁区。

与下封头连接处筒体截面的交变应力强度幅Salt = 36.52 MPa， 筒 体 材 料 为 S30403+Q345R， 由JB 4732—1995中图C-1和表C-1可知，许用循环次数N大于106次，自振周期T=2.6 s，自振频率f1 = 0.384 6 Hz，因此疲劳寿命大于N / （3 600f1）=106 / (3 600×0.384 6 ) = 722 h。

我们的研究结果也显示，上肢康复机器人训练结合传统康复与对照组相比并没有更大程度地改善患者的日常生活能力，这与以前的一些研究不一致[12-13]，这可能与很多因素有关，比如实验的设计，病人的选择，功能的严重程度、样本量、治疗的强度等等。有研究认为[4]，机器人辅助治疗本身不足以改善日常功能或者在真实环境中使用患肢，上肢康复机器人训练主要是患者借助上臂和前臂的协调完成整个操作任务，而腕和手在完成日常对物体的操控中起着非常重要的作用，所以需要结合补充的功能训练使患者学习特定的运动技巧，例如手的灵敏性、协调性和其他日常生活中需要的复杂功能，与其他技能的结合可以帮助完成复杂的日常生活需求。

有限元分析采用 ANSYS16.2软件，建立1 / 2模型对裙座与下封头连接处进行有限元分析计算，对称面施加对称约束，裙座底部施加固定约束，仅考虑一种载荷工况：塔体自重+横风向与顺风向共振时的组合弯矩，计算应力值如图2 ～ 4所示。

2.2 有限元分析

如图2所示，在θ面上建立一个二维的有限元网格，同时把这个网格映射到θ+dθ面。θ面上的一个单元与θ+dθ 面上的对应单元定义了一个单元体，单元体两个端面的夹角是dθ。从坐标系oxyz所观察的θ面上一个单元的节点位移可表示为一个3n向量：

2.1.2 疲劳寿命计算

  

图1 裙座与下封头对接焊缝Fig.1 Weld between skirt and bottom head

  

图2 裙座与下封头有限元应力分布Fig.2 Stress between skirt and bottom head

  

图3 受拉侧应力分布Fig.3 Stress on the stretch side

  

图4 受压侧应力分布Fig.4 Stress on the compress side

2.3 裙座与下封头对接焊缝疲劳强度校核（焊缝高度74 mm）

压应力：

交变应力强度幅Salt= (143.6+62.45 ) / 2=103 MPa，通过弹性模量修正，交变应力强度幅Salt=103×210 / 201=107.6 MPa，由JB 4732—1995中图 C-1和表C-1可知，许用循环次数为259 751次，按照自振周期T=2.6 s计算，2.6×259 751 = 675 352 s =187.5 h。

2.4 裙座与下封头对接焊缝疲劳强度校核（焊缝高度38.5 mm）

按照该焊缝最小高度为38.5 mm进行疲劳校核，计算应力值如图6 ～ 8所示。经过应力分析计算，裙座与下封头对接焊缝截面，在受压侧最大应力强度为276 MPa，如图7所示，受拉侧最大应力为114 MPa，如图8所示。

  

图5 裙座与下封头对接焊缝Fig.5 Weld between skirt and bottom

  

图6 裙座与下封头有限元应力分布Fig.6 Stress between skirt and bottom head

  

图7 受压侧应力分布Fig.7 Stress on the stretch side

  

图8 受拉侧应力分布Fig.8 Stress on the compress side

交变应力强度幅Salt= (276+114 ) / 2=195 MPa， 通过弹性模量修正，交变应力强度幅Salt=195×210 / 201=204 MPa，由JB 4732—1995中图C-1和表C-1可知，许用循环次数为23 181次，按照自振周期 T = 2.6 s计算，2.6×23 181=60 270 s=16.7 h。

3 有限元分析的比较

针对不同高度的对接焊缝在设备自重和横风向与顺风向共振组合弯矩的作用下进行了计算，通过有限元分析计算的比较，可以看出，焊缝高度对该设备裙座与下封头对接焊缝疲劳强度有很大的影响 [4]，最小焊缝高度为38.5 mm时，裙座筒体与下封头连接处出现几何结构的不连续，应力集中比较明显，存在很大的峰值应力，峰值应力的危害性在于可能导致疲劳裂纹或脆性断裂[5]。塔器的质量在疲劳校核计算过程中，起到平均应力的作用，真正起主导作用的是横风向共振时的组合风弯矩[6]。塔体横风向共振时的组合风弯矩，应取横风向和顺风向共振弯矩的组合，其中顺风向弯矩计算公式中的基本风压，应取塔体共振时离地面10 m处顺风向的风压值[7]。除了本文中提到的焊缝疲劳校核以外，还应对塔底部截面，地脚螺栓，以及塔体的稳定性进行校核。

4 结束语

按照NB / T 47041—2014标准的要求，对于H / D＞15且H＞30 m的塔，还应进行塔的横风向共振判别和校核计算[8]，并提出由于横风向共振失效的防范措施：裙座筒体与下封头焊接接头应尽量全焊透，焊缝表面应光滑，并与下封头外表面圆滑过渡。裙座筒体与下封头焊接接头，均应按受压元件的焊缝要求施焊，焊前的焊接工艺评定应按NB / T 47014《承压设备焊接工艺评定》进行，且应由考核合格的焊接压力容器的焊工施焊。裙座筒体与下封头焊接接头，应进行100 %表面无损检测，I级合格，以及20 %超声检测，II级合格。当设置扰流器时，应采用NB / T 47041—2014《塔式容器》标准释义中的螺旋形翅片式扰流器。在塔高1/2以上部位不宜设置与其他直径较小塔器连接的联合平台，应为单独的塔平台。塔平台、梯子及与塔相连接的主要管线应与塔体同期吊装就位，若由于现场位置或其它原因无法同期吊装就位，应在塔体安装就位后，及时安装塔平台、梯子及主要工艺管线，不允许裸塔长时间竖立。

当传统的“民俗”概念越来越显示出其局限性时，许多中国民俗学家提出了新的替代性概念，诸如“日常生活”“生活世界”“身体民俗”等。这些概念都从不同方向为民俗学打开了新的视野与广阔的研究空间。而近三年来北师大民俗学在乡村研究方面的探索表明，也许回到“风俗”这一中国本土的古老概念，亦不失为民俗学学科转型的选择之一。

参考文献

[1]JB 4732—1995，钢制压力容器—分析设计标准[S].

[2]李建国. 压力容器设计的力学基础及其标准应用[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[3]杨国义，王者相，陈志伟，等．NB / T 47041—2014塔式容器标准释义与算例[M]. 北京：新华出版社，2014.

[4]楼文娟，孙炳楠，叶尹，等．高耸塔架横风向动力风效应[J].土木工程学报，1999（6）：67-71.

[5]楼文娟，孙炳楠．风与结构的耦合作用及风振响应分析[J].工程力学，2000（5）：22-25.

[6]张相庭．横风向旋涡脱落共振响应分析及在规范上的应用[J]. 建筑科学，2000（6）：28-31 .

[7]王修琼，王国砚，林炽杰，等．横风向共振研究及抗风计算[J].结构工程师. 1999（3）：28-31 .

[8]顾明，叶丰．高层建筑的横风向激励特性和计算模型的研究[J]. 土木工程学报，2006（2）：1-5，26 .