Напряжения переменные температурные — Расчет

Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) имеет в своем составе разнообразные агрегаты, в которых протекают теплообменные процессы. Естественное стремление разработать оборудование минимально возможных габаритов и массы приводит к высокой теплонапряженности. Большие тепловые потоки сопровождаются соответствующими температурными напряжениями, учет которых стал необходимым этапом в конструкторских расчетах, а в ряде случаев и в проведении специальных экспериментальных работ. Температурные напряжения могут существенно изменить общее напряженное состояние элемента и повлиять на его несущую способность. Особую роль при этом играют составляющие напряжений, переменные во времени. Они могут вызвать повреждения в виде усталостных трещин, которые приводят к потере работоспособности элемента. Одним из видов переменных составляющих в теплотехническом оборудовании являются термические напряжения, обусловленные пульсациями температур, почти всегда сопровождающими процессы теплообмена. [c.5]

Из приведенных расчетов можно сделать вывод о заметном влиянии трансверсальных механических характеристик на напряженно-деформированное состояние оболочек, находящихся в переменном температурном поле. [c.213]

Эксплуатационный контроль необходим для предотвращения повреждений, которые могут быть вызваны следующими факторами пониженной стабильностью структуры и свойств при эксплуатации воздействием повышенных компенсационных напряжений и напряжений от весовых нагрузок вследствие погрешностей расчета и недостатков регулировки опорно-подвесной системы трубопроводов и котлов (образования защемлений) воздействием повышенных и переменных температурных напряжений, возникающих при нарушении нормального режима пусков и остановов нарушениями температурного и водного режима работы котлов. [c.210]

Расчет турбинных дисков по методу последовательных приближений. Расчет на ползучесть вращающегося диска переменной толщины с переменным температурным полем представляет собою одну из важнейших прикладных задач теории ползучести, которая не потеряла своего значения до настоящего времени. Один из вариантов метода последовательных приближений для этой задачи состоит в следующем. Из уравнения равновесия определяется радиальное напряжение а . как некоторый функционал от окружного напряжения [c.135]

Приводятся расчеты на прочность движущихся деталей машин и, в частности, расчеты лопаток турбомашин и дисков с учетом температурных напряжений и ползучести. Рассматриваются вопросы упругих колебаний в связи с различными задачами из практики машиностроения. Освещается проблема прочности элементов конструкций, а также вопросы расчета на ударную нагрузку при напряжениях, переменных во времени, с учетом различных условий нагружения и работы деталей. [c.2]

Выбор материала для таких пружин должен производиться с учётом его усталостной прочности в тех условиях (температурных, коррозионных и др.), в которых предстоит работать пружине. Для расчета пружин при нагрузках, переменных во времени, желательно располагать кривыми разрушающих напряжений в зависимости от числа циклов нагрузки (фиг. 3, кривые Велера), причём наибольший интерес, [c.655]

Во-вторых, в неравномерно нагретом диске величины модуля упругости Е и коэффициента линейного расширения а, которые зависят от температуры, переменны по радиусу. Это сказывается на напряженном состоянии дисков и должно учитываться при расчете не только температурных, но также и динамических напряжений. В последнем случае методика остается прежней (см. 44). Изменяется лишь формула (252), связывающая напряжения 0(, п+1 и От на стыке двух участков. При разных величинах модуля упругости Е на соседних участках формула примет вид [c.217]

Рассмотрим неподвижный диск с переменной по радису температурой. Так как в пределах участка температура постоянная, то дополнительных температурных напряжений не возникает, поэтому формулы для перехода от наружного участка к внутреннему будут такими же, как и во втором расчете при п = 0. [c.224]

Основное уравнение в методе переменных параметров упругости теории пластического течения [уравнение (9.11.19)] соответствует соотношениям упругости анизотропного тела при наличии обобщенной температурной деформации. Матрица пластической податливости содержит переменные параметры упругости , которые в первом приближении принимаются по напряжениям предыдущего этапа нагружения. При расчете очередного этапа нагружения предполагается выполнение условий (9.11.9) и (9.11. 10). При нарушении хотя бы одного из условий расчет этапа проводится сначала, причем приращение де рмаций пласти"шости не учитывается. [c.201]

Таким образом, допустимо при расчете, как это рекомендуется в нормах [4], рассматривать узел соединения патрубка с примыкающей частью корпуса как осесимметричную составную конструкцию из оболочки переменной формы, сопряженной с пластиной постоянной толщины. При правильном учете переменной толщины стенки патрубка и радиусного перехода к пластине напряженное состояние в нем от силовых нагрузок может быть достаточно точно определено методом конечных элементов с использованием формул теории тонких оболочек и пластин [5]. Однако, так как основание патрубка выполнено из углеродистой стали, а приваренная к основанию втулка — из нержавеющей стали, имеющих различные коэффициенты теплового расширения, в зоне сварного шва возникает объемное термоупругое напряженное состояние, которое должно определяться методами теории упругости или экспериментально. Для этой цели при осесимметричном температурном поле наиболее удобен метод механического моделирования термоупругих напряжений по заданному температурному полю [6]. [c.127]

Тепловой режим конструкций энергетических устройств из композитных материалов (КМ) в ряде случаев характеризуется интенсивным теплообменом на поверхности, высокими скоростями изменения температуры во времени и большими градиентами температур внутри этих конструкций. При этом в материале возникают нелинейные физико-химические явления, которые часто ведут к снижению несущей способности конструкций. К ним относятся структурные фазовые превращения, взаимодействие компонентов, расслоение, температурные и структурные напряжения, изменение теплофизических, упругих, прочностных и других характеристик, реологические эффекты. Расчет предельного состояния конструкции, находящейся в таких условиях, должен включать описание процессов теплопроводности, термо- и вязкоупругости, кинетики химических реакций, аэродинамики фильтрующих газов, диффузии, а также требует из-за анизотропии свойств определения большого количества теплофизических и механических характеристик материалов. Точный расчет с учетом изменения характеристик от температуры весьма сложен, так как связан с решением нелинейных интегродифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. На достоверность его результатов большое влияние оказывает трудность представления и выбора достаточно полно отражающей действительность модели процесса, связанного с необратимыми явлениями. [c.7]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

Диски переменной толщины — Определение напряжений и деформаций 342—351 — Расчет методом линейной аппроксимации 342—345 — Расчет методом последовательных приближений 347—350 — Пример расчета 345—347 ----постоянной толщины — Определение температурных напряжений 340, 341 — Расчет напряжений и деформаций 339, 340 — постоянной толщины с ободом— Расчет 341, 342 --равнопрочные — Профилирование 335 — 337 [c.684]

Задача о тепловых напряжениях в круглой пластине линейно-переменной толщины при осесимметричном температурном поле исследована в 5.4. Приведен пример расчета тепловых напряжений в стальном диске газовой турбины при нестационарном осесимметричном температурном поле, известном из эксперимента. [c.138]

Методы расчета на прочность дисков переменной толщины применяют при проектировании паровых и газовых турбин, компрессоров и т. д. Температурные напряжения в дисках, изменение параметров упругости вдоль радиуса, учет пластичности и ползучести материала см. в работах [1, 6, 9], а также в более ранних работах [10]. Существует свыше 50 методов определения напряжений в дисках. Эти методы можно разделить на три группы аппроксимации, конечных разностей, интегральные. [c.593]

В книге приводится приближенный метод расчета нестационарной теплопроводности для классических и неклассических тел, внутренних задач гидродинамики и теплообмена при ламинарном течении жидкости в трубах и каналах с различной формой поперечного сечения. Предложен простой и эффективный метод расчета термоупругих напряжений прн переменных во времени температурных режимах внешней среды. Даны решения для системы уравнении взаимосвязанного тепломассопереноса, полученные путем совместного применения интегральных преобразований и вариационных методов. [c.136]

ВОЙ стенкой. Расчеты температурных полей показывают, что на номинальном режиме работы дизеля температура боковой поверхности бурта масляного канала может превышать температуру боковой стенки поршня на 40—60° С (см. рис. 67). Под действием таких перепадов температуры при переменах режимов работы в бонках возникают циклические термические напряжения низкой частоты. При передаче усилий от давления газов через головку поршня к вставке бонки подвергаются изгибу (см. рис. 80, б) и они, как ребра, создают дополнительную жесткость и концентрацию напряжений. [c.167]

Процессы переноса тепла являются одним из основных разделов современной науки и имеют большое практическое значение в станционной и промышленной энергетике, в технологических процессах химической, строительной, легкой и других отраслей промышленности. Например, расчет тепловых аппаратов, работающих при нестационарном режиме, расчет ограждающих конструкций в условиях переменных тепловых воздействий (теплоизоляция зданий, печей, трубопроводов), нагревание машин, температурные напряжения в мостах и многие другие вопросы связаны с решением задач нестационарной теплопроводности. Исследование кинетики процессов сорбции, сушки, горения и других химико-технологических процессов связано с решением задач диффузии, которые аналогичны задачам нестационарной теплопроводности. [c.3]

На стадии прочностного расчета обороты ротора и их изменение по режимам обычно известны, поэтому можно достаточно точно рассчитать нагрузки от центробежных сил. Средние (расчетные) для данного режима газовые нагрузки также можно определить по данным газодинамического расчета турбины. Однако пока не представляется возможным надежно рассчитать переменные составляющие газовых нагрузок. Поэтому при проектировании лопаток приходится ограничиваться определением напряжений от расчетных газовых нагрузок, а переменные вибрационные напряжения определять экспериментально (тензометрированием) после изготовления опытных образцов изделия. Температурное поле лопатки и его изменение по режимам можно предварительно приближенно рассчитать [8]. Это позволяет определять температурные напряжения. [c.294]

Учитывая, что сила резания, действующая на лезвие, является, как правило, переменной во времени по величине и направлению, а температурное поле нестационарно, аналитический расчет напряженного состояния лезвия в общем виде представляют собой очень сложную и до сих пор нерешенную задачу. Для несвободного косоугольного резания криволинейным лезвием ее решают численным методом (методом конечных или граничных элементов) или экспериментально с использованием поляризационно - оптического метода и метода лазерной интерферометрии [15]. [c.87]

Расчетное поле температуры по сечению торообразной оболочки при нагружении переменным вращающим моментом Т ва = 50 Н-м с угловой скоростью о)=150 рад/с показано на рис. 5.15, а. Частота вращения муфты в расчетах принималась равной частоте переменного вращающего момента. Результаты решения тепловой задачи показывают, что максимальная температура имеет 0 = 45°. Ресурсные испытания торообразных оболочек в условиях действия переменного вращающего момента и при режимах нагружения, когда действие температурного фактора на ресурс оказывалось превалирующим, показали, что в подавляющем большинстве случаев разрушение резиновых элементов (зарождение макротрещины и выход ее на поверхность) происходило как раз в зоне действия максимальных температур, а не максимальных напряжений. [c.120]

В ответственных случаях следует производить проверочный расчет муфты, предусматривающий определение ее ресурса для заданных условий эксплуатации. Напряженно-деформированное состояние при этом отыскивается суперпозицией напряженных состояний, обусловленных всей совокупностью действующих силовых факторов. При суммировании координатных напряжений следует считать, что плоскости радиальной несоосности и углового перекоса совпадают, что идет в запас прочности. Следует также учитывать циклический характер напряжений от действия переменного вращающего момента и компенсации радиального и углового смещений. Используя суммарные значения координатных напряжений, определяются главные напряжения, шаровые и девиаторные. По методике, изложенной в п. 5.4, определяется температурное состояние торообразной оболочки. Муфта считается пригодной для заданных условий эксплуатации, если минимальная из локальных ее долговечностей, определенных с помощью зависимости (3.12), оказывается больше заданного ресурса. [c.123]

Решение тепловой задачи для упругой муфты с резиновой звездочкой базируется на результатах расчета напряженно-деформированного состояния. Отличительной особенностью этой муфты является наличие значительной по величине массы металлических деталей, непосредственно контактирующих с резиновым упругим элементом и во многом определяющих его температурный режим. Эксперименты показывают, что при работе муфты в условиях компенсации радиальной несоосности или при передаче переменного вращающего момента наблюдается значительный разогрев металлических деталей муфты и прилегающих к ним элементов валопровода. Теплообразование в резиновом упругом элементе муфты происходит за счет работы сил внутреннего и внешнего трения и определяется в соответствии с зависимостями (1.55) и (1.56). Экспериментальные исследования температурного состояния резиновых элементов этой муфты производились на стенде, моделирующем условия работы муфты при крутильных колебаниях и при компенсации радиальной несоосности валов. В последнем случае испытания проводились при вращающейся муфте. Целью экспериментов было получение температурной зависимости для коэффициента диссипации г з, определение установившейся температуры металлических деталей муфты, а также времени выхода муфты на стационарный температурный [c.131]

Нагрев и охлаждение металлов вызывают изменение линейных размеров тела и его объема. Эта зависимость выражается через функцию свободных объемных изменений а, вызванных термическим воздействием и структурными или фазовыми превращениями. Часто эту величину а называют коэффициентом линейного расширения. Значения коэффициентов а в условиях сварки следует определять дилатометрическим измерением. При этом на образце воспроизводят сварочный термический цикл и измеряют свободную температурную деформацию ёсв на незакрепленном образце. Текущее значение коэффициента а представляют как тангенс угла наклона касательной к дилатометрической кривой дг в/дТ. В тех случаях, когда полученная зависимость Вс Т) значительно отклоняется от прямолинейного закона, в расчет можно вводить среднее значение коэффициента ср = tg0 p, определяемое углом наклона прямой линии (рис. 11.6, кривая /). Если мгновенные значения а = дгс /дТ на стадиях нагрева и охлаждения существенно изменяются при изменении температуры, то целесообразно вводить в расчеты сварочных деформаций и напряжений переменные значения а, задавая функции а = а(Т) как для стадии нагрева, так и для стадии охлаждения. 4В [c.413]

Необогреваемые детали — барабаны, коллекторы, соединительные и магистральные трубопроводы—обычно рассчитывают по средней температуре протекающей среды. Однако в отдельных деталях могут быть сложные температурные условия при непостоянстве температуры во времени. Так, в исходных коллекторах пароперегревателей вследствие неравчомерностп тепловой работы отдельных секций н колебаний средней температуры пара создаются большг е переменные температурные напряжения. Учесть нх трудно, поэтому опп должны быть компенсированы при расчетах достаточным запасом прочности. [c.34]

Нейтронное и у-излучения из активной зоны реактора создают мощный поток энергии, В больших энергетических реакторах интенсивность излучения достигает 10 МэвЦсм -сек). Это приводит к тому, что мощность энерговыделения в конструкциях, находящихся в непосредственной близости от активной зоны, достиггает 100 бт/слг и более [45]. Для корпусов водо-водяных и газоохлаждаемых реакторов, которые рассчитаны на значительное давление, энерговыделение, связанное с поглощением излучений, может привести к дополнительным температурным напряжениям, которые необходимо учитывать в расчетах прочности. Кроме того, интенсивное нейтронное облучение вызывает структурные нарушения материала корпуса, которые, накапливаясь, приводят к изменению его прочностных характеристик-Существенными факторами для реакторов многих типов являются также коррозия материала корпуса и усталость этого материала от переменной нагрузки. [c.66]

Осевое перемещение сильфона обусловлено циклическим изменением температуры вследствие температурных деформаций металлических элементов, а также переменности параметров энергонесущей среды (давления и др.), зависящих от температуры теплоносителя. Для режима эксплуатации компенсирующих элементов характерно циклическое нагружение со стационарными этапами, обусповленное периодическими остановами и пусками. При этом осевое перемещение торцов компенсатора изменяется синхронно и синфазно с температурой теплоносителя. При расчетах напряжения от внутреннего или внешнего давления в компенсаторах суммируют с напряжениями, вызванными перемещениями, учитывая цикличность перемещений и давления. [c.153]

Обычно в принятых расчетных методиках корпусные детали турбин рассматриваются как составные осесимметричные оболочки переменной толщины, находящиеся в температурном поле, меняющемся вдоль оси и по радиусу оболочки. С применением таких расчетных методов был проведен анализ температурных напряжений в корпусах стопорных и регулирующих клапанов, а также ЦВД и ЦСД турбин типа К-200-130 [2]. Напряжения определялись по температурным полям, полученным термометриро-ванием корпусов при эксплуатации турбины. Полученные результаты дали общую картину термонапряженного состояния этих корпусов. Они показали, что максимальные напряжения в корпусе стопорного клапана имеют место в подфланцевой зоне, а в корпусах регулирующих клапанов — в месте их приварки к цилиндру и что наиболее термонапряженной зоной корпуса ЦВД является внутренняя поверхность стенки в зоне регулирующей ступени. Однако отсутствие учета влияния фланцев и других особенностей конструкции в этих расчетах приводит к тому, что полученные результаты не всегда, даже качественно, могут характеризовать термонапряженное состояние корпусов. В связи с этим предлагаются упрощенные методики учета влияния фланцев, в частности основанные на уравнениях для напряженного состояния при плоской деформации влияние фланца горизонтального разъема ЦВД часто оценивают по теории стержней. Для оценки кольцевых напряжений решается плоская задача при форме контура, соответствующей форме поперечного сечения. Йри этом рассматри- [c.55]

Максимальные температурные напряжения, как правило, возникают на теплопередающей поверхности. С поверхности обычно начинается развитие трещин. Для учета различных причин, обусловливающих напряж-iiHoe состояние поверхности, допустимо воспользоваться принципом суп позиции и рассматривать раздельно стационарные напряжения (от давления, теплового потока, разверки температур по периметру и пр.), формулы для расчета которых приведены в справочной литературе (см., например, [32]),и переменные напряжения, в частности, связанные с температурными пульсациями. [c.8]

Экспликацией корпуса в точностных расчетах по упомянутым погрепшостям становится сосуд как тело вращения из однородного идеально упругого материала. Предполагается, что сосуд нагружен механическими нагрузками общего вида и находится под действием внутреннего давления, нагрет некоторым распределенным полем температур, которое в общем случае является неосесимметричным и переменным вдоль меридианов. Перемещения, вызываемые температурными воздействиями и механическими нагрузкаьш, предполагаются малыми, а константы материала — не зависящими от температуры. Задача рещается в определении напряженно-дефор-мировавного состояния нагретого сосуда. [c.254]

Обычно в принятых расчетных методиках корпусные детали турбин рассматриваются как составные осесийметричные оболочки переменной толщины, находящиеся в температурном поле, меняющемся вдоль оси и по радиусу оболочки. С применением таких расчетных методов был проведен анализ температурных напряжений в корпусах стопорных и регулирующих клапанов [1, 2], а также ЦВД и ЦСД турбин типа К-200-130 13, 4]. Напряжения, рассчитывались по температурным полям, полученным термометрированием корпусов при эксплуатации турбин. Полученные результаты дали общую картину термонапряженного состояния этих корпусов. Они показали, что максимальные напряжения в корпусе стопорного клапана имеют место в под-фланцевой зоне, а в корпусах регулирующих клапанов — в месте их приварки к цилиндру, и что наиболее термонапряженной зоной корпуса ЦВД является внутренняя поверхность стенки в зоне регулирующей ступени. Однако отсутствие учета влияния фланцев горизонтального разъема в этих расчетах приводит к тому, что полученные результаты не всегда, даже качественно, могут характеризовать термонапряженное состояние корпусов. [c.114]

Излагается алгоритм расчета напряженного состояния диска турбины при ползучести на основе феноменологической теории состояния реономного тела, В качестве примера вычислены напряжения в турбинном диске переменной толщины, вращающемся в неравномерном температурном поле. Библ. 3 назв. Илл. 5. [c.533]

При выполнении расчета свойства материала оболочки (модуль упругости Е, температурный коэффициент линейного расширения а, коэффициент Пуассона ц и предельные напряжения определяются в соответствии с разд. 6.3, 3.1 и 3.2 так же, как это было сделано в предыдущем примере. Числовые данные здесь не приводятся, поскольку в приведенном ниже примере расчета принимается, что величина является постоянной и расчет верхней и Ш1жней оценок ведется в общем виде без использования конкретных числовых значений. Измене-Ш1Я в методике расчета при численном задании переменной величины ст, указываются в конце каждого этапа расчета. [c.363]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...