Расшифровка маркировки, область применения (агрессивное воздействие среды, давление, температура)

Название	Расшифровка маркировки, область применения (агрессивное воздействие среды, давление, температура)
Анкор	otvety_Gos_moi.docx
Дата	25.04.2017
Размер	7.79 Mb.
Формат файла
Имя файла	otvety_Gos_moi.docx
Тип	Расшифровка #4905
страница	6 из 25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 25

Допускаемая и критическая осевая сжимающая сила из условия местной потери устойчивости определяется по формуле

[F]_E1=

,

где Е- модуль упругости, МПа, для соответствующего расчетного условия (

);

q n_у– коэффициент запаса устойчивости.

Данный коэффициент имеет следующие значения: для рабочих условий n_у = 2,4; для условий испытаний и монтажа n_у = 1,8.

Затем определяется меньшее из двух, найденных по формулам значение допускаемой осевой сжимающей силы

, т.е.

.

В случае, если

, формула принимает вид

.

Разрушение сжимающего элемента может быть следствием: потери устойчивости; потери прочности; потери того и другого.

В этом случае значение допускаемой осевой сжимающей силы определяется по формуле

где

- допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности, Н, которое определяется по формуле:

.

14. Устойчивость цилиндрических оболочек. Причина потери устойчивости. Различные формы потери устойчивости под действием наружного давления. Понятие расчетного давления и расчетной длины. Формулы для расчета допускаемых нагрузок для каждой из этих форм.Область применения каждой формулы.

Тонкостенные оболочки под действием определенных нагрузок (например, наружного давления) могут потерять устойчивость, причем можно рассматривать потерю устойчивости положения и потерю устойчивости формы.

Основанная причина потери устойчивости формы?

Для ответа на этот вопрос рассмотрим колонный аппарат под действием равномерного давления.

Для цилиндра : $c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок (1).png$

Растягивающие усилия:

Исходя из этого заключаем, что прочность обеспечена и существует большой запас напряжения.

Эквивалентные напряжения оказываются одинаковыми, если действуют внутренние и наружные давления равные по величине, то есть с точки зрения прочности 2 оболочки

Равнопрочные и имеют большой запас прочности.
В реальности часто оболочки хорошо спроектированы с точки зрения прочности и имеющие большой

запас разрушаются, эти оболочки, которые работают под действием наружного давления.

Отличие напряженного состояния для этих 2х оболочек состоит в том, что под действием внутреннего давления напряжения растягивающие, что способствует сохранению устойчивости, а с точки зрения наружного давления напряжения сжимающие, которые приводят к потери устойчивости формы оболочки причем потери устойчивости могут происходить внезапно, резко

происходит быстрый рост деформаций, например вмятины на оболочке и могут появляться

трещины, которые очень быстро растут и приводят к разрушению.

Сжимающие напряжения могут появляться так же под действием осевой сжимающей силы и от изгибающего момента, от поперечной нагрузки.

Причина потери устойчивости формы появления сжимающихся напряжений под действием:

-наружного давления (вакуумная колонна, аппарат с рубашкой, трубопроводы под водой); $c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок.png$

-осевая нагрузка;

-изгибающий момент.

Понятия устойчивости очень много, теории устойчивости до конца не сформулированы.

Устойчивость – это свойство системы сохранять свое состояние при внешних воздействиях.

Потеря устойчивости – резкое качественное изменение характера деформаций и первоначальной геометрической формы.

Существует понятие критической нагрузки (наименьшие) нагрузки при которой происходит потеря устойчивости формы.

Задачи теории устойчивости получить формулы по которой мы можем определить наименьшие критические нагрузки.

При одновременном действии всех трех нагрузок условие устойчивости согласно ГОСТ 14249-94 имеет вид

P_н.р./ [P_н] + F /[F] + М/[М]  1

При отсутствии одной или двух из нагрузок: наружного давления, осевой сжимающей силы или изгибающего момента в выражении (1.1) принимают соответственно P_н.р_.= 0, F= 0 или М= 0.

Значения [F], [М], [P_н] определяются по формулам

[P_н] =

,[F] =

[М] =

,
Значения допускаемых нагрузок из условия устойчивости, определяются по формулам

[P_н]_у=

; [F]_у=

; [М]_у=

Критерии устойчивости.
$c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок.bmp$ $c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок.bmp$ $c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок.bmp$
Неустойчива Устойчива Безразличное состояние

Определяем положение интуитивно.

В случаях ниже мы не можем сказать положение устойчиво или нет, это зависит от соот-

ношения нагрузки, жесткости пружины и длины стержня.
$c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок (1).bmp$ $c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок (2).bmp$

Неизвестно.

В этом случае применяют критерии устойчивости:

- Энергетические

Под действием нагрузки определяется приращение потенциальной энергии

_V₊

_Т

_{Т-работа внешних сил,}

_V_{-приращение внутренней энергии. Если}

_{П>0, т. е.}

_V_>

_Т

_{то система устойчива; если}

_{П<0, т. е.}

_V_<

_{Т, не устойчив.}

Система считается неустойчивой если полная потенциальная энергия имеет минимум.

-Динамический

-Статический

По статическому критерию положение равновесия считается неустойчивой, если при воздействии нагрузки появляются новые бесконечно близкие к исходной форме равновесия.

Для стержня появляются новые и новые формы равновесия.

Когда система переходит из устойчивой в неустойчивое положение равновесие - это явление называется потеря устойчивости.

Потеря устойчивости сопровождается внезапным ростом деформации, прогибы сопровождаются резким качественным изменением первоначальной формы.

Система может терять устойчивость: а) чрезмерные деформации (трещены)

б) систему можно эксплуатировать

Нагрузка при которой система теряет устойчивость называется критической.

Расчетное давление:

- для аппаратов с рубашкой:

;

-для вакуумных колонн:

;

В качестве наружного давления могут выступать: давление рубашек, подводная лодка, трубопроводы под водой, под грунтом.

Расчетная длинна

$c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок (3).bmp$

Расчетная длина для сосудов и аппаратов с выпуклыми днищами определяется следующим образом:

l_p= l_{цилиндр}+ l_{прилегающего элемента}

l_p= l + h_o +

,

где l - длина обечайки, находящейся под действием наружного давления, м;

h₀ - высота цилиндрической части (отбортовки) днища, м;

Н – глубина днища, м.

Оболочки под действием наружного давления разделены на 2 типа, в зависимости от влияния условий закрепления по торцам на деформации от поперечного сечения оболочки.

Потеря устойчивости под действием наружного давления может происходить в зависимости от Lр – расчетной длины, L0 - длина разделяющая оболочки на длинные и короткие.

а) Lр/L0>0 длинная, б)- Lр/L0<0-короткая.

l_o = 9,45D

,

Для длинных оболочекусловия закрепления мало влияют на деформации поперечного сечения, поэтому цилиндрические обечайки и трубы теряют устойчивость с образованием двух волн смятия (n=2) рис.а

Короткие цилиндрические оболочки, закрепленные по торцам, теряют устойчивость с образованием трех(n=3), четырех(n=4) и более волн смятия рис. б в поперечном сечении

Рис. а.

Рис.б.

Теоретический расчет для определения критического давления и допускаемого наружного давления [р_н]_у из условия устойчивости ведется по формулам в зависимости от длины оболочки:

а) для коротких обечаек l_pl₀

Если цилиндр короткий и на величину критического давления влияют условия на краях, то критическое давление зависит не только от значения S/D, но и от величины 1/D и определяется по формуле Мизеса

, где

гдеn – число волн.

Как видно из формулы в упругой стадии Р_кр зависит не от прочности материала, а только от модуля упругости и коэффициента Пуассона.

Ученые Саутуэлл и Папкович преобразовали и упростили данную формулу.

Из уравнения после преобразования получается зависимость

По ГОСТу данное уравнение преобразовано следующим образом вместо S вводится (S-С), числитель и знаменатель умножают на 100.

Тогда формула имеет следующий вид

;

б) для длинных обечаек l_p>l₀

В этом случае влиянием краевых условий можно пренебречь, а задача сводится к расчету кольца единичной длины, нагруженного равномерно распределенным наружным давлением.

Формула Бресса Грасгоффа:

По ГОСТУ данную формулу преобразуют следующим образом.

Вместо S вводится (S-С), числитель и знаменатель умножают на 100, радиус оболочки заменяют

диаметром r=D/2. В результате таких преобразований получается следующая формула

.

где Е – модуль продольной упругости материала, МПа;

n_y - коэффициент запаса устойчивости .

Анализ данного уравнения показывает, что критическая нагрузка тем больше, чем больше толщина стенки и величина Е, которая характеризует свойства материала и обратно пропорциональна диаметру. Критическая нагрузка не зависит от длины оболочки.

Длинныецилиндрические обечайки и трубы теряют устойчивость с образованием двух волн смятия, т.е. они сплющиваются.

Получаем:

Для коротких Ркр=f(

_;

Для длинных: Ркр=f(

_;

_{Чтобы приложить большую нагрузку можно увеличить толщину стенки, или уменьшить расчетную длинну.}
Далее определяется допускаемое наружное давление по формуле

где

- допускаемое наружное давление из условия прочности, которое находится по формуле

При конструировании химической аппаратуры наиболее часто приходится выполнять расчеты на устойчивость колец жесткости, цилиндрических и конических обечаек, сферических и эллиптических днищ. Кольца жесткости применяются для повышения несущейспособности корпусов тонкостенных аппаратов, сжимаемых наружным давлением

15. Расчет колонных аппаратов на действие ветровых нагрузок. Расчетная схема, расчетные состояния. Определение осевой нагрузки.

Расчет на ветровую нагрузку по стандарту состоит из двух частей, в первой из которых определяются изгибающие моменты от ветровых нагрузок в каждом расчетном сечении по ГОСТ 51273-99, а во второй - производится расчет на прочность и устойчивость отдельных элементов аппарата по ГОСТ 51274-99.

Расчету на ветровую нагрузку подлежат все колонные аппараты установленные на открытых площадках.

На колонные аппараты могут действовать следующие нагрузки: Рвн, Рнар, G, Мизг.

Цель расчета на ветровую нагрузку: проверить прочность и устойчивость основных элементов колонного аппарата под суммарным воздействием всех нагрузок при толщине стенки, найденной только под действием внутреннего давления.

$c:\users\user\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\новый рисунок (4).bmp$

Под действием ветровой нагрузки колонна совершает колебания по оси х; При обтекании создается разряжение в этом случае происходит схлопывание пузырей воздуха поочередно в 1 и 4 кв. позади колонны создается вихревая дорожка Кармана с шахматным расположением вихрей. Вихри создают периодическую пульсацию, которая передает колебания колонне в направлении, оси у, в результате колонна совершает сложное колебательное движение. Возникают динамические нагрузки которые сущ-но уменьшают прочность колонного аппарата.

Порядок расчета колонного аппарата от ветровой нагрузки следующий:

- определяются исходные данные;

- разрабатывается расчетная схема аппарата, определяется количество участковz и их параметры (высота участка h_i, расстояние от поверхности земли до центра тяжести i-го участка –x_i);

- определяется период собственных колебаний для трех расчетных условий υ = 1; 2; 3;

- находятся ветровые нагрузки Рi на каждом участкедля трех расчетных условий υ = 1; 2; 3;

- определяются изгибающие моменты М_v в каждом из расчетных сечений аппарата (Г-Г, Д-Д, Е-Е) для υ = 1; 2; 3;

- проводится проверка прочности и устойчивости стенки корпуса колонного аппарата для υ = 1; 3 в следующих расчетных сечениях:

а) для аппаратов постоянного поперечного сечения - в сечении В-В (т.е. в поперечном сечении, где корпус присоединяется к опорной обечайке), под суммарным воздействием Р_рас, Fи Мυ;

б) для аппаратов переменного сечения – в поперечных сечениях корпуса, переменных по диаметру и/или толщине стенки, если не выполняется проверка прочности или устойчивости корпуса, необходимо увеличить толщину стенки и весь расчет повторить;

- выбирается тип опорной обечайки и определяются все размеры опорного узла;

- производится проверка прочности сварного шва в сечении Г-Г под суммарным воздействиемFи Мυ для υ = 1; 2;

- производится проверка устойчивости опорной обечайки в сечении Д-Д под суммарным воздействием Fи Мυ для υ = 1; 2;.

(если не выполняется проверка прочности или устойчивости корпуса или опорной обечайки, необходимо увеличить толщину стенки и весь расчет повторить);

- проводится расчет элементов опорного узла для υ = 1; 2:

а) проверяется прочность бетона в сечении Е-Е под суммарным воздействием Fи Мυ.

б) производится расчет анкерных болтов.

Расчетная схема колонного аппарата.

Колонну разбивают на z участков высотой hi (i-номер участка). Нумерация участков сверху вниз. Высота одного участка – не более 10 м. Высоты участков могут быть разными. Если аппарат переменного сечения, то граница участков не может проходить в пределах конуса (только по большему или меньшему основанию). Нагрузка в пределах участка равномерна. На расчетной схеме КА представляется в виде упруго защемленного стержня. P – ветровая сосредоточенная нагрузка, G – вес участка.xi- расстояние от земли до центра тяжести i-го участка. Колонна рассматривается как упруго защемленный стержень.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 25