Напряжения, возникающие в толстостенных сосудах

Краевые и распорные силы. Ранее рассматривались напряжения, действующие в оболочках, независимо от способа их соединения. Между тем сосуды под давлением состоят из нескольких различных оболочек, связанных между собой, например из цилиндра, сваренного с выпуклыми крышками. Под действием давления оболочки подвергаются упругой деформации. Если представить себе, что корпус и крышки не связаны между собой, то края оболочек разойдутся вследствие их различной деформации. В реальной конструкции целостность аппарата не нарушается, поэтому радиальное смещение краев сопряженных оболочек и углы поворота должны быть одинаковыми. Е> местах соединения оболочек возникают краевые силы и моменты, вызывающие краевые напряжения, которые появляются также и при сопряжении цилиндрических оболочек различной толщины, так как белее тонкостенная оболочка деформируется больше, чем толстостенная. Напряжения возникают и вследствие распорных сил, которые действуют при сопряжении оболочек под углом (рис. 14). Если мысленно отделить крышку от корпуса, то горизонтальна [ составляющая Р меридиональных напряжений и должна быть уравновешена силами, действующими на краю цилиндрического корпуса. Так как сила Р ничем не уравновешивается, то возникают распорные силы, которые стремятся изогнуть край обечайки. Напряжения, вызванные краевыми силами, носят местный характер. Они достигают наибольшего значения непосредственно на краю и по мере удаления от него быстро угасают. [c.34]

Фланцы. Часто требуется применить фланцевое соединение между днищем и собственно корпусом, чтобы иметь возможность извлекать содержимое. Такие фланцы обычно скрепляют болтами или разнообразными разрезными кольцами и скобами (рис. 7.5). Фланцевые соединения неизбежно создают напряжения изгиба в оболочке, и поэтому возникает необходимость в утолщении стенок вблизи соединения [13—15]. Такое утолщение легко выполнить, если стенки сравнительно тонки. В толстостенных сосудах, например в корпусах реакторов с кипящей водой, основная толщина стенки может доходить до 200 мм. В таких случаях фланцевое соединение может определять до 35% полной стоимости корпуса. [c.142]

Кроме этих напряжений, в стенках толстостенных сосудов возникают еще напряжения от аксиальной силы, равной произведению давления на свободное сечение аппарата [c.339]

За счет теплового воздействия в кольцевых слоях футеровки, обращенных к циркулирующим газам, возникают сжимающие напряжения, а в кольцевых слоях, близлежащих к корпусу, — растягивающие напряжения. В результате избыточного давления появляются растягивающие напряжения. Термическое напряжение па внутренней поверхности футеровки люжет быть определено но формуле для толстостенных сосудов [c.99]

Цилиндры гидравлических прессов рассчитывают как толстостенные сосуды. В стенках цилиндра, находящегося под действием внутреннего давления р, возникает сложное напряженное состояние. Величину напряжений в радиальном, тангенциальном и осевом направлениях определяют по формулам Ламе. Суммируя найденные напряжения по теории напряженных состояний, получают формулу для расчета цилиндров из хрупкого материала (чугун) [c.318]

Трехосное напряженное состояние возникает в толстостенных сосудах (см. разд. 12.4). [c.141]

Футерованный сосуд. При такой конструкции (см. схему на рис. 8.6) тонкий вкладыш используется в толстостенном бетонном цилиндре для увеличения износостойкости или коррозионной стойкости, а также для уменьшения растягивающего окружного напряжения, которое возникает на внутренней поверхности бетонного цилиндра, когда он находится под действием внутреннего давления. Когда в полости сосуда создается давление р,-, вкладыш находится под действием внутреннего давления р1 и внешнего давления р , в то время как внешний цилиндр находится под действием только внутреннего давления Таким образом, для внешнего цилиндра напряжения вычисляют по уравнениям (8.18) и (8.19). Для тонкого вкладыша [c.338]

Сосуд из нескольких толстостенных цилиндров. Если все компоненты составной многослойной конструкции являются толстостенными цилиндрами, то их расчет будет отличаться от расчета, приведенного выше. На рис. 8.7 показан типичный двухслойный сосуд. Когда в канале внутреннего цилиндра создается давление р,-, на сопрягаемых поверхностях (радиуса Ь) возникает радиальное напряжение эквивалентное давлению р . Таким образом, внутренний цилиндр находится под внутренним р,- и внешним p давлением, а внешний цилиндр — только под внутренним давлением pj. Распределение напряжений для обоих цилиндров определяется уравнениями (8.14) и (8.15). При определении которое входит в эти уравнения, следует учесть, что деформация (радиальное перемещение) на границе раздела одинакова для обоих цилиндров. Таким образом. [c.339]

Последнее выражение показывает, что аппарат с бесконечно толстой стенкой не может выдержать давление большее, чем ок. 0,6 предела текучести материала, из к-рого он изготовлен, т. е. для лучших современных сталей ок. 20 ООО кг/см . Однако опыт показывает, что толстостенные сосуды выдерживают без разрыва гораздо большее давление, т. к. за пределом текучести металл переходит в пластич, состояние. При этом обра,эуется пластич. слой, эквивалентные напряжения (напряжения растяжения, которыми заменяют сложнонапряженное состояние в стенке сосуда, находящегося под давлением) в к-ром одинаковы по величине. При дальнейшем увеличении давления будет увеличиваться толщина слоя. Цилиндр высокого давления оказывается как бы разделенным на два надетых друг на друга слоя — внутренний пластический и наружный упругий, удерживающий пластич. слой от разрыва. По мере увеличения давления толщина пластич. слоя растет, а упругого уменьшается и, наконец, когда упругий слой не в состоянии выдержать давления пластич. слоя, он разрывается. Опыты показывают, что разрыв цилиндров высокого давления начинается именно снаружи. Происходящее при пластич. деформации упрочнение металла (см. Высокие давления) и более выгодное использование материала стенки в пластич. слое позволяют значительно увеличить давление в аппарате. Существует и метод расчета аппаратов, работающих с пластич. слоем. Если темп-ра снаружи и внутри аппарата различна, то в стенках сосуда возникают напряжения, величина к-рых сравнима с величиной напряжений от давления и к-рые необходимо учитывать при расчете. В стенке сосуда, подвергию-гося пластич. деформации, между деформированным внутренним и внешним слоями возникают напряжения, к-рыо сохраняются и при отсутствии внутреннего давления. Такой сосуд может выдерн ать большие давления, чем обычный таких н е размеров. Метод упрочнения сосудов приложением избыточного давления, вызывающего остаточные деформации, называется автоскреплением и применяется, напр., для упрочнения стволов артиллерийских орудий. Расчет автоскрепления сводится к определению давления, необходимого для проявления пластич. деформаций, и размеров заготовки, к-рая после аыоскреплоиия имела бы заданные размеры. [c.346]

Объемное расширение. Объемное расширение сосуда может быть связано с его формой и материалом. Сфера, изготовленная из гомогенного материала, даже толстостенная, будет расширяться равномерно. Цилиндр подобной конструкции увеличится по окружности в 4 раза больше, чехМ по оси. В конструкциях, изготовляемых методом намотки, расширение или относительное удлинение в основном связаны с модулем материала. В равнопрочном контейнере однородные напряжения в волокнах возникают в результате того, что объемное расширение контейнера однородно [16]. [c.192]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология