ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сатклифф Расчет оболочек, методом коллокаций с использованием конечных элементов из "Расчет напряженного состояния сосудов " Эксперименты по определению деформаций были проведены для шести узлов соединения цилиндрического патрубка со сферическим сосудом Высокого давления. Сферическая оболочка подкреплялась в зоне отверстия привариваемой накладкой, сконструированной в соответствии с требованиями стандарта BS 1515, 1965 г. Были испытаны два сосуда диаметром 72 дюйм (1.83 м) один из них имел толщину 1 дюйм (25.4 мм), другой 0.5 дюйм (12.7 мм). В каждом сосуде были отверстия диаметром 8.625 дюйм (0.22 м), 16 дюйм (0.41 м) и 24 дюйм (0.61 м). [c.73] Для каждого типа отверстий найденное из эксперимента распределение напряжений сравнивали с вычисленным теоретически (см. гл. 2). [c.73] Опасение, что вблизи особенностей будет существенное расхождение между экспериментальными и теоретическими результатами, не оправдалось— в целом данные опытов и расчетов имели удовлетворительное согласие. Следовательно, предложенный теоретический подход может служить основой для построения методики расчета сферических оболочек с отверстиями, подкрепленными накладками. [c.73] Теоретическое сопоставление двух видов подкрепления отверстий в сферических сосудах высокого давления — с помощью накладки и интегрального — было выполнено в ра боте [3] в настоящей работе теоретические результаты [3] сравниваются с данными экспериментов на шести видах отверстий, подкрепленных накладками, В работе [3] предполагалось, что между накладкой и оболочкой нет контактного взаимодейетвия нигде, кроме сварных швов другое предположение состояло в том, что в местах сварки нет относительного перемещения накладки и оболочки. Для достижения большей близости теоретических и зкспериментальных результатов были исследованы различные модификации подхода, изложенного в [3]. [c.74] Обший вид испытываемых сосудов /, //, /// — патрубки с наружными диаметрами 24, Ш и 8.625 дюйм соответственно. [c.76] Общий вид сосуда и патрубков показан на рис. 1 и 2. Подкрепление сосудов было выполнено в соответствии с требовав ниями стандарта BS 1515 [1], а длина подкрепляющей накладки Н на рис. 1) была выбрана согласно нормам. Пункт 3.8.3.3(iii) норм не применялся, так как, видимо, использование большой величины Н привело бы к наибольшему различию двух видов подкрепления. Заметим, что для патрубков диаметром 24 дюйм (0.61 м) не выполняется условие, предъявляемое к подкреплениям с помощью односторонней накладки,— отношение диаметра патрубка к диаметру сосуда не должно превышать 0.25 [1]. [c.77] Расчет патрубка диаметром 24 дюйм (0.61 м) в сосуде толщиной 1 дюйм (25.4 мм) приведен в приложении 1 расчет других патрубков проводится аналогично. [c.77] Доступ к тензодатчикам, расположенным внутри сосуда, осуществлялся через двадцатичетырехдюймовый патрубок. Было проверено, что нет взаимного влияния отверстий на распределение напряжений вокруг каждого из них (во избежание такого влияния восьмидюймовое отверстие в сосуде было расположено несколько выше экваториальной плоскости — см. рис. 2). Опорные консоли (рис. 2) также не искажали картину напряжений в окрестности отверстий. Более детальное описание конструкции сосудов и фланцев можно найти в работе [4]. [c.77] Оба сосуда, все накладки, а также патрубки с наружными диаметрами 16 и 24 дюйм были изготовлены из материала BS 1501-161 26А, а патрубки с наружным диаметром 8.625 дюйм — из BS 3602-HFS 23. Из этих материалов были изготовлены и испытаны на растяжение образцы прямоугольного поперечного сечения результаты экспериментов приведены в табл. 2. [c.77] Для материала BS 1501-161 26А модуль Юнга = 28.8 106 фунт/дюйм (1.99-108 кН/м2), коэффициент Пуассона v==0.275. [c.77] Датчики наклеивались на наружную и внутреннюю поверхности сосудов парами перпендикулярно друг другу в окружном и меридиональном направлениях. На наружной поверхности накладки и на внутренней поверхности сосуда под наклйдкой наклеивалось десять пар датчиков с шагом d на внутреннюю и наружную поверхности оболочки вне накладки наклеивалось по шесть пар датчиков с шагом rf наконец, на внутреннюю и внешнюю поверхности патрубка наклеивалось по семь пар датчиков с шагами а, и с (см. табл. 3). В каждой паре оба датчика располагались на одной широте (см. изображение меридиана на рис. 3). Внутренние датчики и выводы от них были гидроизолированы (см. описание в приложении 2). Расположение датчиков для всех видов отверстий указано на рис. 3. [c.80] В предварительных экспериментах датчики были расположены на двух перпендикулярных меридианах (проходящих через центр патрубка) у отверстия 16/0.5 с обеих сторон сосуда и у отверстий 8/0.5 и 24/0.5 с наружной стороны сосуда. Эти эксперименты показали, что соответствующие датчики на перпендикулярных меридианах дают близкие результаты. На этом основании в последующих экспериментах все измерения производились только с помощью датчиков, наклеенных на одном меридиане, а на втором было наклеено лишь несколько контрольных датчиков в критических точках. [c.80] Чтобы разделить мембранные и изгибные напряжения, необходимо, очевидно, измерить деформации оболочки как на наружной, так и на внутренней поверхностях. Но при подкреплении отверстий накладками внутренняя поверхность накладки и наружная поверхность основного корпуса под накладкой недоступны для измерения деформаций. Для нахождения деформаций на этих поверхностях был использован метод датчика, приподнятого над поверхностью , предложенный Китчингом и др. [5]. [c.81] На рис. 4 показана схема вычисления деформации ез на недоступной для измерения поверхности, использующая измеренную в предварительном эксперименте деформацию 82 на доступной поверхности металла и деформацию ei, измеренную на поверхности аралдитового слоя. [c.81] На рис. 5—10 для всех видов отверстий показано распределение напряжений, измеренных в экспериментах. Эти напряжения вычислялись по найденным из экспериментов деформациям на основании закона Гука при модуле упругости = 30 10 фунт/дюйм (2.07-10 кН/м ) и коэффициенте Пуассона v — 0.25. Эти значения Е -а v несколько отличаются от фактически измеренных в опытах, результаты которых приведены в табл. 2, но влияние этого различия несущественно. Напряжения на недоступных для измерения поверхностях вычислялись по экстраполированным значениям деформаций, схема определения которых показана на рис. 4. На всех графиках напряжения соответствуют расчетному давлению [618 фунт/дюйм (4261 кН/м2) для сосуда полудюймовой толщины и 1169 фунт/дюйм (8060 кН/м ) для сосуда дюймовой толщины]. [c.82] Экспериментальные распределения напряжений на рис. 5—10 сравниваются с теоретическими распределениями, рассчитанными по методике, описанной в работе [3]. Кроме того, на графиках для патрубка (I) и основной оболочки (IV) приведены теоретические значения мембранных напряжений, соответствующих расчетному давлению. [c.82] Рис 7 Распределение наряжений в окрестности отверстия 24/1 при давлении 1169 фунт/дюйм. Стрелками на графиках IV,М и IV,О отмечены показания датчиков, расположенных под сварным швом. [c.85] Вернуться к основной статье