Düzenleyici belgeler, diğer özelliklerin yanı sıra borular için standartlar ataletin "momentini" ve "yarıçapını" vurgulamaktadır. Bu değerler, belirtilen geometrik parametrelere sahip ürünlerdeki gerilmeleri belirleme sorunlarını çözerken veya burulmaya veya bükülmeye karşı en iyi direnci seçerken önemlidir. Yuvarlak boruların moment ve atalet yarıçapı da yapısal mukavemeti hesaplamak için kullanılır.
Çelik boru yapılarının stabilitesi, boru ürünlerinin ne kadar doğru hesaplandığına bağlıdır.
içerik
Güç teorisinin özü
Kuvvet teorileri, hacimsel veya düzlemsel streslere maruz kaldıklarında yapıların direncini değerlendirmek için kullanılır. Bu görevler oldukça karmaşıktır, çünkü çift eksenli, üç eksenli bir stres durumu söz konusu olduğunda, teğetsel ve normal stresler arasındaki ilişkiler çok çeşitlidir.
Etki sisteminin matematiksel açıklaması - stres tensörü - 6'sı bağımsız 9 bileşen içerir. Görev altı değil üç ana stres göz önüne alınarak basitleştirilebilir. Bu durumda, basit sıkıştırma veya uzatma, yani doğrusal bir stres durumu için eşit derecede tehlikeli olabilecek bir kombinasyon bulmak gerekir.
Kuvvet teorilerinin (kriterler, hipotezler) özü, belirli bir faktörün baskın etkisini belirlemeye ve uygun eşdeğer stresi seçmeye ve daha sonra basit tek eksenli gerginlikle karşılaştırmaya dayanır.
Tehlikeli bir durumun başlamasının nedenleri arasında:
- normal stresler;
- doğrusal deformasyonlar;
- kesme gerilmeleri;
- gerinim enerjisi vb.
Boru bükme de bir deformasyon biçimidir; iki tip olabilir
Sünek malzemeler ve çatlaklar için kırılgan olanlar için büyük artık deformasyonların ortaya çıkması, elastik deformasyon bölgesinin sınırında yatmaktadır. Bu, Hooke yasasının uygulanabilirlik koşulları altında elde edilen hesaplamalarda formüllerin kullanılmasını mümkün kılar.
Yapısal deformasyon türleri
Genellikle çeşitli kesit şekillerine sahip borular (kare veya yuvarlak) çeşitli tasarımların temelini oluşturur. Bununla birlikte, bu olası etkilerden birine maruz kalabilirler:
- gerilmesi;
- sıkıştırma
- kesme;
- Bükmek;
- torsiyon.
Yürütme malzemesine bakılmaksızın, borular doğası gereği kesinlikle katı ürünler değildir ve dış kuvvetlerin etkisi altında deforme olabilir (yani bir ölçüde boyutlarını ve şekillerini değiştirebilir). Bir noktada, yapısal noktalar uzaydaki konumunu değiştirebilir.
Not! Boyuttaki değişim hızı, doğrusal deformasyonlar ve şekil - kesme deformasyonları kullanılarak tarif edilebilir.
Boşaltma işleminden sonra, deformasyonlar tamamen veya kısmen ortadan kalkabilir. İlk durumda, bunlara elastik denir, ikincisinde - plastik veya artık. Boşaltma işleminden sonra orijinal şeklini almak için borunun özelliğine elastikiyet denir. Ürünlerin tüm noktalarında ve sabitleme koşullarında deformasyonlar biliniyorsa, kesinlikle tüm yapısal elemanların yer değiştirmelerini belirlemek mümkündür.
Herhangi bir yuvarlak boru tasarımının kendi sertlik koşulları vardır
Yapıların normal çalışması, tek tek parçalarının deformasyonlarının elastik olması ve neden oldukları yer değiştirmelerin kabul edilebilir değerleri aşmaması gerektiğini düşündürmektedir. Matematiksel denklemlerle ifade edilen bu tür gereksinimlere sertlik koşulları denir.
Tüp burulma teorisinin elemanları
Dairesel bir borunun burulma teorisi aşağıdaki varsayımlara dayanmaktadır:
- ürünün enine kesitleri teğet dışında başka streslere neden olmaz;
- enine kesitleri döndürürken, yarıçap bükülmez, düz kalır.
Büküm yaparken, sağ bölüm dφ açısıyla sola göre rotasyona uğrayacaktır. Bu durumda, mnpq borusunun sonsuz küçük elemanı nn´ / mn değerine göre değişecektir.
Ara hesaplamaları göz önüne alarak, torkun belirlendiği bir formül elde edebiliriz:
Mk = GθIp,
burada G ağırlıktır; θ, dφ / dz'ye eşit nispi büküm açısıdır; Ip atalet momentidir (kutupsal).
Boru bölümünün dış (r1) ve iç (r2) yarıçapını ve α = r2 / r1 değerini karakterize ettiğini varsayın. Daha sonra atalet momenti (polar) formül ile belirlenebilir:
Ip = (π r14/32)(1- α4).
Hesaplamalar ince duvarlı bir boru için (α≥0.9 olduğunda) yapılırsa, yaklaşık bir formül kullanılabilir:
Ip≈0.25π rav4t
Bazı tasarımlarda borular burulma gibi bir deformasyona maruz kalabilir.
burada rav ortalama yarıçaptır.
Kesitte ortaya çıkan kayma gerilmeleri, doğrusal bir yasaya göre borunun yarıçapı boyunca dağıtılır. Maksimum değerleri eksenden en uzak noktalara karşılık gelir. Dairesel bir kesit için, polar direnç momenti de belirlenebilir:
Wp≈0.2r13(1-α4).
Yuvarlak bir borunun atalet momenti kavramı
Atalet momenti, vücut kütlesinin, belirli bir eksenden belirli bir eksenden kütlelerine göre vücut noktalarının mesafelerinin karelerinin ürünlerinin toplamına eşit olan özelliklerinden biridir. Bu değer her zaman pozitiftir ve sıfıra eşit değildir. Eksenel atalet momenti, vücudun dönme hareketinde önemli bir rol oynar ve doğrudan kütlesinin seçilen dönme eksenine göre dağılımına bağlıdır.
Borunun kütlesi ne kadar fazlaysa ve bazı hayali dönme ekseninden ne kadar uzak olursa, atalet momenti o kadar büyük olur. Bu miktarın değeri borunun şekline, kütlesine, boyutlarına ve dönme ekseninin konumuna bağlıdır.
Parametre, bir dış yükten etkilendiğinde ürünün bükülmesini hesaplarken önemlidir. Sapmanın büyüklüğü ile atalet momenti arasındaki ilişki ters orantılıdır. Bu parametrenin değeri ne kadar büyük olursa, sapma o kadar küçük olur veya tersi de geçerlidir.
Hesaplarken, çap, duvar kalınlığı ve ağırlık gibi boru parametrelerini dikkate almak önemlidir.
Vücudun atalet momenti ve düz bir figür kavramı karıştırılmamalıdır. Son parametre, bölgelerinde dikkate alınan düz noktalardan eksene olan kare mesafelerin ürünlerinin toplamına eşittir.
Borunun atalet yarıçapı kavramı
Genel olarak, bir gövdenin bir eksen etrafındaki atalet yarıçapı x Bu mesafe mi benVücudun kütlesi ile çarpıldığında karesi, aynı eksen üzerindeki atalet momentine eşit olan. Yani, ifade adil
benx= m ben2.
Örneğin, boyuna eksenine göre bir silindir için, atalet yarıçapı herhangi bir eksene (R ball2 / √5) göre bir top için R√2 / 2'dir.
Not! Boruların uzunlamasına bükülmesine karşı dirençte, ana rol esnekliği ve sonuç olarak bölümün atalet yarıçapının en küçük değeri ile oynanır.
Yarıçap geometrik olarak eksenden vücuttaki tüm kütlenin konsantre edilmesi gereken noktaya olan mesafeye eşittir, böylece bu bir noktada atalet momenti vücudun atalet momentine eşittir. Ayrıca bölümün atalet yarıçapı kavramını ayırt edin - atalet momentini ve bölgeyi birbirine bağlayan geometrik özelliği.
Bazı basit şekiller için hesaplama formülleri
Ürünlerin farklı enine kesit şekilleri, farklı atalet momenti ve yarıçapına sahiptir. Karşılık gelen değerler tabloda verilmiştir (x ve y sırasıyla yatay ve dikey eksenlerdir).
tablo 1
| Kesit şekli | Eylemsizlik momenti | Atalet yarıçapı |
| Halka şeklinde (r1 - dış çap, r2 - iç çap, α = r1 / r2) | Jx= Jen= πr24(1-α4)/64
veya Jx= Jen.00.05 r24(1- α4) |
benx= ien= r2√ (r12+ r22)/4 |
| İnce duvarlı kare (b - karenin tarafı, t - duvar kalınlığı, t≤ b / 15) | Jx= Jen= 2b3t / 3 | benx= ien= t / √6 = 0.408t |
| İçi boş kare (b karenin tarafı, b1 karenin iç boşluğunun tarafıdır) | Jx= Jen= (b4B14)/12 | benx= ien= 0,289√ (b2+ b12) |
| İçi boş bir dikdörtgen, x ekseni daha küçük tarafa paraleldir (a, dikdörtgenin daha büyük tarafıdır, b daha küçük taraftır, a1, dikdörtgenin iç boşluğunun daha büyük tarafıdır, b1 iç boşluğun daha küçük tarafıdır) | Jx= (ba3-b1a13)/12
Jen= (ab3-a1b13)/12 |
benx= √ ((ab3-a1b13) / (12 (ba-a1b1))
benen= √ ((ba3-b1a13) / (12 (ba-a1b1)) |
| İnce duvarlı dikdörtgen, x ekseni daha küçük tarafa paraleldir (t, şeklin duvar kalınlığıdır, h daha büyük taraftır, b daha küçük taraftır) | Jx= inci3(3b / s + 1) / 6
Jen= tb3(3s / b + 1) / 6 |
benx= 0,289h√ ((3b / s + 1) / (b / s + 1))
benen= 0,289b√ ((3h / b + 1) / (h / b + 1)) |
Ürünlerin sapma özellikleri
Bükme, boru (çubuk) kesitlerinde bükülme momentlerinin göründüğü bir yükleme türüdür. Bu bükme türleri ayırt edilir:
- temiz;
- Çapraz.
Bükülmüş bir boruda, dış tabaka gerilmiş durumda ve iç kısım sıkıştırılmış durumda
Birinci eğilme tipi, tek kuvvet faktörü eğilme momenti olduğunda, ikincisi enine kuvvet eğilme momenti ile birlikte göründüğünde meydana gelir. Yükler herhangi bir simetri düzleminde olduğunda, bu koşullar altında boru düz düz bir bükülme yaşar. Bükme sırasında, dışbükey tarafa yerleştirilen lifler, gerilme altında ve içbükey taraf ile sıkıştırma altındadır. Orijinal uzunluğu değiştirmeyen bazı lif katmanları da vardır. Nötr tabakadalar.
Not! Nötr eksenden en uzak olan noktalar en büyük çekme veya sıkıştırma gerilimine maruz kalır.
Fiber aralıklıysa en eğrilik yarıçapı μ olan nötr bir tabakadan, nispi uzaması у / μ'ye eşittir. Hooke yasasını kullanarak ve tüm ara hesaplamaları atlayarak, voltaj ifadesini elde ederiz:
σ = yMx/ BENx,
nerede Mx - eğilme momenti, benx İ ile ilişkili eylemsizlik momentix (borunun atalet yarıçapı (kare, yuvarlak)) i oranındax= √ (Ix/ A), A alandır.
Boru Hattı Mukavemet Test Standardı
Düzenleyici belgeler, titreşim, sismik etkiler ve güç için boru hatlarını hesaplama yöntemlerini tanımlar. Örneğin, 2013'teki GOST 32388, etkisini basınç, dış basınç veya vakum altında çalışan ve alaşımlı, karbon çelik, bakır, titanyum, alüminyum ve alaşımlarından yapılmış teknolojik boru hatlarına genişletiyor.
Standart, yüz dereceye kadar sıcaklıklara ve gaz ve sıvı maddeleri taşıyan 1 bin kPa'ya kadar basınç (çalışma) olan polimerlerden yapılmış borular için de geçerlidir.
Belge, aşırı iç ve dış basıncın etkisi altında boruların et kalınlığının bulunmasına ilişkin gereklilikleri tanımlamaktadır. Ek olarak, bu tür boru hatlarının stabilitesini ve mukavemetini hesaplamak için yöntemler belirlenir. GOST, gaz, petrol arıtımı, kimyasal, petrokimya ve diğer ilgili endüstrilerin teknolojik otoyollarının inşaatını, tasarımını veya yeniden inşasını gerçekleştiren profesyoneller için tasarlanmıştır.
Dayanıklılık ve boru stabilitesi, ürün kalitesi ve dayanıklılığının önemli göstergeleridir. Bu özellikleri tanımlayan parametrelerin hesaplanması hantal ve karmaşıktır.
