Регулативни документи, стандарди за цеви између осталих карактеристика истичу "инерцију" и "полумјер". Ове вредности су важне при решавању проблема одређивања напрезања у производима са одређеним геометријским параметрима или при избору најбољег отпора торзије или савијања. За израчунавање конструкцијске чврстоће користи се и тренутак и полумјер инерције округлих цеви.
Стабилност челичних цевних конструкција зависи од тога колико су правилно израчунати показатељи чврстоће цевних производа
Садржај
Суштина теорије снаге
Теорије чврстоће користе се за процену отпорности конструкција које су изложене волуметријским или равнинским напонима. Ови задаци су веома сложени, јер су у случају двоосног, троосног напрезања, односи тангенцијалних и нормалних напрезања веома разнолики.
Математички опис система утицаја - тензор напрезања - садржи 9 компоненти, од којих је 6 независно. Задатак се може поједноставити разматрањем не шест, већ три главна стреса. У овом случају, потребно је пронаћи такву комбинацију њих која би била једнако опасна за једноставно компресовање или проширење, тј. За линеарно стресно стање.
Суштина теорија (критеријуми, хипотезе) снаге заснива се на утврђивању доминантног утицаја одређеног фактора и одабиру одговарајућег еквивалентног напона, а затим упоређивање са једноставнијом једноосном напетошћу.
Међу узроцима настанка опасног стања јесу:
- нормални напони;
- линеарне деформације;
- посмична напрезања;
- напрезање енергије итд.
Савијање цеви је такође облик деформације, може бити две врсте
Појава великих заосталих деформација за дуктилне материјале и пукотине - за ломљиве лежи на граници подручја еластичне деформације. То омогућава употребу формула у прорачунима који су изведени под условима применљивости Хоокеовог закона.
Врсте структурне деформације
Често су цеви различитих облика попречног пресјека (квадратне или округле) основа различитих дизајна. Међутим, могу бити изложени једном од ових могућих ефеката:
- истезање;
- компресије
- СМИЦАЊЕ;
- савијати;
- торзија.
Без обзира на материјал извођења, цеви по својој природи нису апсолутно крути производи и могу се деформисати под утицајем спољних сила (тј. Да донекле измене своје димензије и облик). У неком тренутку, структурне тачке могу променити положај у простору.
Белешка! Брзина промјене величине може се описати помоћу линеарних деформација и деформација у облику смицања.
Након истовара деформације могу у потпуности или делимично нестати. У првом се случају називају еластичним, у другом - пластичним или остацима. Својство цеви после истовара да добије свој првобитни облик назива се еластичност. Ако су познате деформације у свим тачкама и условима причвршћивања производа, тада је могуће одредити померања апсолутно свих конструкцијских елемената.
Сваки дизајн округлих цеви има своје услове крутости
Нормалан рад конструкција сугерира да деформације његових појединих дијелова требају бити еластичне, а помаци које узрокују не би требали прелазити прихватљиве вриједности. Такви захтеви изражени математичким једначинама називају се услови крутости.
Елементи теорије торзије цеви
Теорија торзије кружне цеви заснива се на следећим претпоставкама:
- попречни пресеци производа не изазивају другачија напрезања осим тангента;
- при окретању попречних пресека, радијус се не савија и остаје раван.
Када се увија, десни пресјек ће се вртети у односу на лијеви за кут дφ. У том случају ће се инфинитезимални елемент цеви мнпк померити за вредност нн´ / мн.
Пропуштајући средње израчуне, можемо добити формулу којом се одређује обртни момент:
Мк = ГθИп,
где је Г тежина; θ је релативни угао завоја једнак дφ / дз; Ип је инерцијски тренутак (поларни).
Претпоставимо да пресек цеви карактерише спољни (р1) и унутрашњи (р2) радијус и вредност α = р2 / р1. Тада се тренутак (поларни) инерције може одредити формулом:
Ип = (π р14/32)(1- α4).
Ако се прорачуни врше за танкостенску цев (када је α≥0,9), тада се може користити приближна формула:
Ип≈0,25π рав4т
У неким изведбама цеви се могу подвргнути врсти деформације као што је торзија.
где је рав просечни радијус.
Напрегнућа напрезања која настају у пресеку распоређена су дуж полумјера цеви према линеарном закону. Њихове максималне вредности одговарају тачкама које су најудаљеније од осе. За прстенасти пресек може се одредити и поларни момент отпора:
Вп≈0.2р13(1-α4).
Концепт инерцијалног момента округле цеви
Тренутак инерције једна је од карактеристика расподјеле тјелесне масе једнаке зброју продуката квадрата удаљености точака тијела од одређене оси по њиховим масама. Ова вредност је увек позитивна и није једнака нули. Аксијални инерцијални тренутак игра важну улогу у ротационом кретању тела и директно зависи од расподеле његове масе у односу на изабрану ос ротације.
Што већа маса има цев и што је удаљенија од неке замишљене оси ротације, то јој припада и инерцијални момент. Вриједност ове количине зависи од облика, масе, димензија цеви, као и положаја ротације оси.
Параметар је важан при прорачуну савијања производа када је на њега утицало спољно оптерећење. Однос између величине отклона и тренутка инерције је обрнуто пропорционалан. Што је већа вредност овог параметра, то ће бити мањи одмак и обрнуто.
Приликом израчунавања важно је узети у обзир параметре цеви као што су пречник, дебљина стијенке и тежина
Не треба збунити концепт тренутка инерције тела и равне фигуре. Последњи параметар једнак је зброју продуката квадратних удаљености од равних тачака до оси која се разматра на њиховој површини.
Концепт радијуса инерције цеви
Генерално, полумјер инерције тела око осе Икс Да ли је то удаљеност јачији је квадрат, помножен са масом тела, једнак његовом инерцијалном моменту око исте осе. Односно, израз је фер
ЈаИкс= м ја2.
На пример, за цилиндар у односу на његову уздужну ос, инерцијални радијус је Р2 / 2, за куглу у односу на било коју ос - Р√2 / /5.
Белешка! У отпорности на уздужно савијање цеви главну улогу игра његова флексибилност, а самим тим и најмања вредност полупречника инерције секције.
Вредност полупречника је геометријски једнака удаљености од осе до тачке у којој је потребно концентрисати целокупну масу тела тако да је момент инерције у овој тачки једнак моменту инерције тела. Такође разликујте појам инерције полупречника секције - његову геометријску карактеристику, која повезује инертни тренутак и област.
Формуле за прорачун неких једноставних облика
Различити облици попречног пресјека производа имају различит инерцијски момент и полумјер. Одговарајуће вриједности дате су у табели (к и и су хоризонталне и вертикалне оси, респективно).
Табела 1
| Секцијски облик | Момент инерције | Полумјер инерције |
| Годишњак (р1 - спољни пречник, р2 - унутрашњи пречник, α = р1 / р2) | ЈИкс= Ју= πр24(1-α4)/64
или ЈИкс= Ју≈0.05 р24(1- α4) |
јаИкс= иу= р2√ (р1)2+ р22)/4 |
| Танкозидни квадрат (б - страна квадрата, т - дебљина стијенке, т≤ б / 15) | ЈИкс= Ју= 2б3т / 3 | јаИкс= иу= т / √6 = 0.408т |
| Шупљи квадрат (б је страна квадрата, б1 је страна унутрашње шупљине квадрата) | ЈИкс= Ју= (б4-б14)/12 | јаИкс= иу= 0.289√ (б2+ б12) |
| Шупљи правоугаоник, ос к је паралелно са мањом страном (а већа је страница правоугаоника, б је мања страна, а1 је већа страна унутрашње шупљине правоугаоника, б1 је мања страна унутрашње шупљине) | ЈИкс= (ба3-б1а13)/12
Ју= (аб3-а1б13)/12 |
јаИкс= √ (аб3-а1б13) / (12 (ба-а1б1))
јау= √ (ба)3-б1а13) / (12 (ба-а1б1)) |
| Правокутник танког зида, ос к је паралелна са мањом страном (т је дебљина зида фигуре, х је већа страна, б је мања страна) | ЈИкс= тх3(3б / х + 1) / 6
Ју= тб3(3х / б + 1) / 6 |
јаИкс= 0.289х√ ((3б / х + 1) / (б / х + 1))
јау= 0.289б√ ((3х / б + 1) / (х / б + 1)) |
Карактеристике отклона производа
Савијање је врста оптерећења током којих се у пресецима цеви (шипке) појављују моменти савијања. Разликују се ове врсте савијања:
- чист;
- попречни.
У савијеној цеви је спољни слој у истегнутом стању, а унутрашњи у компримованом стању
Прва врста савијања настаје када је једини фактор силе момент савијања, друга када се попречна сила појави заједно са моментом савијања. Када су оптерећења у било којој равнини симетрије, под таквим условима цев доживљава равно равно савијање. Током савијања, влакна која се налазе на конвексној страни подвргавају се притиску, а са конкавном страном, под притиском. Постоји и неки слој влакана који не мењају оригиналну дужину. Налазе се у неутралном слоју.
Белешка! Тачке које су најудаљеније од неутралне осе изложене су највећим затезним или притисним притисцима.
Ако су влакна размакнута у из неутралног слоја са полумјером закривљености μ, тада је његово релативно продужење једнак у / μ. Користећи Хоокеов закон и изостављајући све интермедијарне прорачуне, добијамо израз напона:
σ = иМИкс/ ИИкс,
где је МИкс - тренутак савијања, јаИкс Да ли је тренутак иерције повезан са иИкс (радијус инерције цеви (квадратни, округли)) у односу иИкс= √ (ИИкс/ А), А је област.
Стандард испитивања чврстоће цеви
Регулаторни документи дефинишу методе израчунавања цевовода за вибрације, сеизмичке ефекте и снагу. На пример, ГОСТ 32388 из 2013. године проширује своје дејство на технолошке цевоводе који раде под притиском, спољним притиском или вакуумом и израђени су од легираних, угљеничних челика, бакра, титанијума, алуминијума и њихових легура.
Стандард се такође односи на цеви израђене од полимера са температуром до сто степени и притиском (радним) до хиљаду кПа, који транспортују гасовите и течне материје.
Документ дефинише захтеве за проналажење дебљине зида цеви под утицајем прекомерног унутрашњег и спољног притиска. Поред тога, утврђене су методе за прорачун стабилности и чврстоће таквих цевовода. ГОСТ је намењен оним стручњацима који обављају изградњу, пројектовање или реконструкцију технолошких магистрала гаса, нафте, хемијске, петрохемијске и друге сродне индустрије.
Трајност и стабилност цеви су важни показатељи квалитета производа и трајности. Израчунавање параметара који дефинирају такве карактеристике је гломазан и сложен.
