Трубы Исследование распределения напряжения

Явление концентрации напряжений легко понять с помощью так называемой гидродинамической аналогии. Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано сходство между распределением напряжений в деталях и скоростями и направлениями отдельных струй потока воды, протекающего по трубе, имеющей форму исследуемой детали. В прямой трубе постоянного поперечного сечения скорость потока во всех точках сечений одинакова постоянными остаются и напряжения во всех точках сечения прямого бруса постоянного сечения. [c.281]

Рассмотренный расчет на прочность по методу предельного состояния [88, 89] не учитывает возможной неравномерности в распределении напряжений и концентрации напряжений в сварной трубе вследствие отклонения сечения от правильной геометрической формы [60] из-за наличия усиления сварного шва, смещения кромок в нем, овальности и т. п. Предполагается, что если указанные зоны концентрации напряжений возникают в стенках трубы, то они сглаживаются за счет местной пластической деформации, и это не отражается на общей несущей способности трубы, которая определяется ее прочностью на разрыв от воздействия внутреннего статического давления. Указанное положение об отсутствии влияния концентрации напряжений на несущую способность труб при статическом нагружении было проверено рядо.м экспериментальных исследований. [c.140]

На рис. 3-2 показан прибор, предназначенный для исследования распределения фаз при течении пароводяной смеси в трубах. Прибор состоит пз двух свинцовых контейнеров / и 2 и подвижной системы, которые укрепляются на просвечиваемой трубе и при помощи ходового винта могут перемещаться в вертикальной плоскости. В контейнере 1 находится ампула с радиоактивным препаратом, а в контейнере 2—цилиндрический счетчик. Напряжение к электродам счетчика подается через изолированные выводы 3. Для формирования пучка гамма-лучей в свинцовых контейнерах имеются соосные цилиндрические каналы — коллиматор в контейнере i и диафрагма в контейнере 2. На одной из направляющих стоек укреплена шкала, по которой отмечаются перемещения подвижной системы относительно трубы. [c.45]

Проблема разрушения при ползучести толстостенной трубы под действием внутреннего давления при высоких температурах поддается сравнительно простому теоретическому анализу как проблема ползучести осесимметричного тела в условиях сложного напряженного состояния. Экспериментальные исследования в этом случае также можно провести сравнительно просто. Одновременно следует указать, что эта проблема является очень важной с практической точки зрения, так как при исследованиях непосредственно определяется длительная прочность цилиндрических деталей типа котельных труб или сосудов давления. Деформация лол-зучести и распределение напряжений для этого случая описаны в разделе 4.2.2 в данном разделе авторы обсуждают особенности разрушения при ползучести. [c.144]

Таким образом, исследование составных цилиндров соединенных с натягом позволяет получить более благоприятное с точки зрения прочности распределения напряжений, чем в случае сплошной трубы. Поэтому такие цилиндры применяются в тех случаях, когда имеет место высокое внутреннее давление. [c.332]

Если толщина стенки трубы мала по сравнению с. диаметром, то неравномерность распределения напряжений становится малой, так что деформацию трубы представляется возможным приближенно рассматривать как чистый сдвиг. Это обстоятельство часто используют для экспериментального исследования чистого сдвига. [c.230]

Теория распределения напряжений во вращающемся цилиндре или диске за пределом текучести представляет близкую аналогию с изложенной в предыдущих главах теорией поля напряжений в толстостенной трубе или плоском кольце. Относящиеся сюда проблемы имеют большое практическое значение. Это подтверждается тем фактом, что инженеры уже давно признали необходимым подбирать как можно более пластичные материалы для таких элементов машин, как быстро вращающиеся диски, тяжелые валы паровых турбин или массивные цилиндрические роторы крупных турбогенераторов, подвергающиеся в основном действию напряжений, обусловленных центробежными силами. При сверхскоростных испытаниях цилиндров или дисков с такой высокой нагрузкой в некоторых частях дисков может быть достигнут или превзойден предел текучести материала. Как указывает А. Сто-дола ), для улучшения распределения напряжений во вращающихся дисках с центральным отверстием делались попытки сообщать им при их изготовлении вращательное движение с такими скоростями, чтобы внутренняя часть диска подвергалась пластической деформации. Этот вопрос рассматривался также Г. Генки, Ф. Ласло и другими ). Исследование некоторых простейших случаев пластической деформации во вращающихся цилиндрах или дисках может поэтому представить практический интерес. [c.542]

Для исследования напряженно-деформированного состояния трубы тензодатчики в виде цепочек, состоящих из непрерывных двухкомпонентных розеток, наклеивались на наружной и внутренней поверхностях трубы и в околошовной зоне. С целью получения достаточно подробной картины распределения и перераспределения деформаций на каждом объекте испытания наклеивалось в среднем на внутренних и наружных поверхностях до 50 датчиков. При этом наибольшее количество датчиков (до 35— 40 шт) располагалось в зонах концентрации у сварных швов, а остальные использовались для определения номинальных деформаций. Измерялись как продольные, так и кольцевые составляющие деформаций. [c.152]

Разброс аналитических зависимостей и Nuq связан с различием принятых допущений и моделей, при этом анализ этих моделей показывает очевидную необходимость более детальных и тщательных исследований гидродинамической структуры потока и, в первую очередь, экспериментальных исследований усредненных по времени составляющих вектора скорости, распределения давления и касательных напряжений на стенках трубы и ленты. [c.109]

При исследовании влияния отпуска на снятие остаточных напряжений в сварном шве трубы из аустенитной стали было установлено следующее. Отпуск при 750 и 800° С, сохраняя характер распределения остаточных напряжений, значительно снижает их величину. Отпуск при 7.50° С в течение 10 ч приводит к снижению макси.му.ма остаточных напряжений, например, на 60%, а при 800° С — примерно на 75—80%. [c.226]

Вопросы компенсации паропроводов приобретают особое значение при переходе к установкам большой мощности, которые требуют использования толстостенных труб большого диаметра, обладающих повышенной жесткостью. Неудовлетворительная компенсация и неправильное распределение весовых нагрузок на опоры приводят к возникновению в условиях эксплуатации паропровода дополнительных напряжений изгиба, могущих в определенных условиях снизить его работоспособность. Как показали данные исследования и эксплуатационный опыт, указанные напряжения являются наиболее опасными для паропроводов из аустенитных сталей вследствие пониженной деформационной способности сварных стыков в условиях длительной работы при высоких температурах (п. 4, глава II). [c.167]

Результаты проведенных расчетов (см. гл. 2, табл. 2.6—2.8) показывают, что в исследованной области значения коэффициентов интенсивности напряжений Ki изменяются в весьма широких пределах (на один-два порядка). Для разработки инженерной методики определения K.L важно методически правильно выбрать безразмерный, независящий от характера нагружения параметр, с помощью которого можно определять К с приемлемой погрешностью по достаточно простому алгоритму. При определении значений Ki в трубе с внешней кольцевой трещиной и логарифмическим распределением температуры по толщине стенки трубы может быть использован безразмерный параметр F = = Kil TE y nl [70], где р, и АТ — соответственно коэффициент линейного расширения, модуль упругости и перепад температур по стенке трубы. В расчетах для полых валов с внешней или внутренней кольцевой трещиной при неизменных р, Я и АГ значения F изменялись при изменении параметра нагружения п более чем в 4 раза. В расчетах [70] распределение температуры оставалось неизменным, и значения параметра F изменялись незначительно (приблизительно на 25 %). В публикациях по механике разрушений, в том числе в РТМ по оценке хрупкой прочности крупногабаритных энергетических конструкций, используется параметр М, определяемый выражением [c.108]

Впервые к исследованию напряженного состояния конической трубы проявил интерес Д.Д. Ивлев [1]. Он рассмотрел случай идеально пластического материала и определил предельное пластическое напряженное состояние конической трубы при воздействии нормальных равномерно распределенных сил, действующих на внутренней и внешней поверхностях. Далее [c.129]

Н. В. Калакуцкий уже тогда утверждал, что производство многих изделий было бы гораздо совершеннее, если бы изучались внутренние напряжения. Он писал, что исследование разрушенных при эксплуатации коленчатых валов, штоков, крупных цилиндров, труб показало, что качество их металла хорошее и что причины их поломок и разрывов следует искать в распределении внутренних напряжений учет этих напряжений позволил бы устранить разрушение деталей. Н. В. Калакуцкий первым показал, что, создавая в деталях благоприятное распределение внутренних напряжений (сжимаюш,ие напряжения на их поверхности), можно значительно повысить их прочность. Этот его вывод широко используется в современном машиностроении. Путем дробеструйного наклепа, накатки роликами, холодного волочения, высокочастотной поверхностной закалки и других методов поверхностного упрочнения (цементации и азотирования), создают благоприятное распределение внутренних напряжений и тем значительно повышают предел выносливости и долговечность деталей машин. [c.14]

Проблема оценки реального состояния изоляции и локализации мест их повреждения имеет решающее значение при определении остаточного ресурса трубопроводов и решении задачи обеспечения их надежной эксплуатации. Существует несколько широко распространенных методов исследования состояния изоляции, которые базируются на изучении распределения потенциалов в системе труба-грунт, исследовании затухания электрических колебаний вдоль трассы трубопроводов и др. В любом случае для решения вопроса дальнейшей эксплуатации и ремонта участка трубопровода кроме локализации мест повреждения изоляции необходимо определить ее переходное сопротивление. Этот вопрос можно решить разными методами прямым измерением на действующем трубопроводе потенциалов выносным электродом или измерением электрических затуханий наложенного переменного напряжения. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, поэтому в условиях осложненного доступа к трассе трубопровода рациональным является использование этих методов в соединении с разработкой физических и математических моделей трубопроводов, которые подвержены коррозионному влиянию. [c.271]

Если на поверхности металла течение облегчено, то следует ожидать, что чем тоньше образец, тем больше на его пластическом течении будет сказываться влияние поверхностного слоя. В самом деле, в работе 13171 установлено, что при сжатии, изгибе и кручении труб из низкоуглеродистой стали с уменьшением толщины стенки предел текучести снижается. Авторы этого исследования пришли к выводу, что поверхностный слой в низкоуглеродистой стали имеет предел текучести на 25 % меньше, чем основной металл при однородном распределении напряжений. В этом плане интересны также результаты работы 12821, где испытывали на растяжение образцы различной толщины (от 0,045 до 1,840 мм) из чистых поликристаллов алюминия, меди и железа. Предел текучести самых тонких образцов составлял всего 20 % величины, наблюдаемой цля толстых образцов. Это явление связывается с тем, что зерна на поверхности находятся в напряженном состоянии, отличном от такового для зерен внутри образца. Вместе с тем аналогичные результаты были получены и на монокристаллах. В работе 13] есть подробный обзор iio данной проблеме. Выводы, к которым пришел автор этой работы в результате анализа существующих экспериментальных данных, позволяют выделить три основных случая механические свойства поверхностного слоя выше, равны и ниже, чем у материала в середине образца. Выводы противоречивы. По-видимому, это связано с разнообразием исследованных материалов и методик. Тем не менее прямых механических методов измерения свойств поверхностного слоя материала предложено не было. Однако, как уже было отмечерю, для оценки предела выносливости и условий нераспространения коротких трещин важно знать свойства именно поверхностных слоев. [c.96]

То, 4 50 было ранее названо исследованием устойчивости идеальной формы и выполненной из упругого материала цилиндрической оболочки в тйгассической постановке, включает в себя два зтапа. Первый, где исследуется распределение напряжений в период, предшествующий потере устойчивости, вплоть до того момента, когда они достигают критически значений, является самым простым, так как в рассматриваемом случае тонких цилиндрических оболочек будет достаточно использовать элементарные теории изгиба трубчатых балок, котельную теорию или теорию сжатия и кручения тонкостенных труб. [c.488]

Одновременно с этими натурными испытаниями было проведено несколько важных лабораторных исследований Среди них испытания труб растяжением и внутренним давлением, на которых искусственно создавались трещины (Трокселл и др., 1948 г.), и испытания на растяжение образцов с надрезами. Большинство испытаний проводили в контролируемом интервале температур. При лабораторных экспериментах постепенно выяснилось, что беспокойство вызывается не столько распределениями напряжений, сколько реакцией стали на эти действия, в частности на температурный фактор. Это привело к совершенно новой фазе в исследованиях — к изучению металлургических аспектов. [c.367]

Экспериментальные исследования [16-18] в трансзвуковом диапазоне скоростей проводились в трансзвуковой аэродинамической трубе Научно-исследовательского центра им. Эймса. Размеры рабочей части трубы 61X61 см . В [16,17] представлены данные обтекания полого кругового цилиндра диаметром 2.54 см и длиной, равной поперечному размеру рабочей части. Во время эксперимента измерялись распределение давления, частота схода вихрей и распределение напряжения трения на поверхности цилиндра. Отметим, что, согласно экспериментальным данным, при числах Маха М > 0.9 исчезал регистрируемый до этого момента периодический сход вихрей с обтекаемой поверхности. В [18] при исследовании обтеканий четырех круговых цилиндров из нержавеющей стали разного диаметра измерялись распределения давления на поверхности. [c.142]

Наиболее точный и естественный подход к исследованию патрубковых зон сосудов давления при всем многообразии условий их нагружения заключается в непосредственном использовании трехмерных расчетных схем, принимая во внимание реальные геометрию сосуда, давления, краевые условия и распределение нагрузок. Такой подход оказывается единственно возможным для адекватного моделирования поведения сосудов давления с отношениями 1/4 сравнительного анализа с предьщущей схемой. Его практическая реализация возможна, как, впрочем, и для осесимметричных схем, лишь с использованием численных методов, ориентированных на применение современных ЭВМ. Наиболее универсальным и эффективным для решения подобных задач оказьшается, как это было отмечено вьпие, метод конечных элементов. Вместе с тем использование МКЭ гщя решения трехмерных задач все еще остается проблематичным, особенно для задач нелинейного деформирования конструкций, когда кривая вычислительных трудностей и необходимого машинного времени поднимается, образно говоря, круче кривых напряжения в зоне концентрации сосудов с патрубками. [c.122]

Для создания теплообменника, эффективного с позиций теплотехники, лишенного недостатков, обусловленных наличием критических напряжений, которые вызваны неравномерностью температур (в стационарном и особенно в переходных режимах), были проведены экспериментальные исследования с целью получить равномерное распределение натрия в кольцевом зазоре на входе в межтрубное пространство пучка и сплава натрий—калий в трубах. Проверялись также вибрационные характеристики пучк.э труб. Частота возбуждающих сил, возникающих в результате поперечного обтекания теплоносителем труб на отдельных участках пучка, для номинального режима составляет по расчетам 15 Гц, а собственная частота труб—-6 Гц. Расход теплоносителя в межтрубном пространстве может меняться в пределах от О до 350 м /ч, частота возбуждающих сил — соответственно от 0 до 15 Гц. Следовательно, в пучке возможны резонансные явления. Для увеличения собственной частоты колебания труб потребова лась постановка промежуточных дистанционирующих поясов (решеток). Опыт с водой в качестве рабочего тела показали, что при двух дистанционирующих поясах частота собственных колебаний труб возрастает до 37 Гц. [c.256]

К. Вигхардт исследовал большое число отдельных элементов шероховатости, расположенных на гладкой поверхности. Измерения проводились в Гёттингенском институте в специальной аэродинамической трубе с четырехугольным поперечным сечением 140 X X 40 см и длиной 6 м. Все стенки трубы были гладкие, но в нижней стенке (1,4 X 6 м ) могла передвигаться вдоль трубы вставная прямоугольная планка размером 50 X 30 см с укрепленными на ней отдельными элементами шероховатости, подлежаш,ими исследованию. Измерение сопротивления производилось посредством аэродинамических весов. Разность сопротивлений вставной планки с элементом шероховатости и без него давала искомое дополнительное сопротивление АИ , вызванное элементом шероховатости. Это дополнительное сопротивление состоит в общем случае из двух частей, а именно из сопротивления формы элемента шероховатости и из сопротивления, возникаюш его вследствие изменения распределения скоростей, а вместе с тем и касательного напряжения в окрестности элемента шероховатости. Так, например, если элементом шероховатости является прямоугольная рейка, то позади нее возникает область возвратного течения, что и влечет за собой изменение распределения скоростей в окрестности рейки. Важным параметром, определяющим возможность переноса полученных экспериментальных результатов на натурные объекты, в данном случае — на корабли и самолеты, является отношение /с/б, т. е. отношение высоты элемента шероховатости к толщине пограничного слоя. Для изменения этого параметра в условиях опыта вставная планка с одним и тем же элементом шероховатости устанавливалась на различных расстояниях от входа в трубу. Далее, для возможности переноса экспериментальных результатов на натурные объекты важно ввести правильным образом составленный безразмерный коэффициент дополнительного сопротивления. К. Вигхардт взял для него следующее выражение [c.589]

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что расслоенная структура при турбулентном режиме течения фаз смеси существует в основном в гидравлически гладкой (блазиуской) области. Поэтому принимаются блазиусовские законы распределения скоростей (в каждой фазе) и касательных напряжений. Последние в зависимости от величины критерия Рейнольдса заменяются напряжениями в переходной или шероховатой областях турбулентного режима течения. Следуя методике [85] исследуется расслоенное течение в плоскопараллельном канале. Затем результаты этого исследования распространяются на течение в круглой трубе. [c.87]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...