|
Штуцер-МКЭ 3.5. Руководство пользователя | |
При расчете патрубка используются относительные безразмерные усилия и моменты, полученные при расчете сферической оболочки.
Окружные мембранные напряжения от силы $F_R$:
| $$ \sigma_{m\theta}(F_R) = n_{\theta F} \frac{F_R}{(s-c)^2}, $$ | (5.97) |
где $n_{\theta F}$ определяется по [15].
Окружные изгибные напряжения от силы $F_R$ по сравнению с мембранными значительно ниже, поэтому их значениями пренебрегают.
Осевые мембранные напряжения от силы $F_R$:
| $$ \sigma_{ma}(F_R) = \frac{F_R}{A}, $$ | (5.98) |
где $A=\frac{\displaystyle\pi \left((d+2s_1)^2-(d+2c_s)^2\right)}{\displaystyle 4}$ - расчетная площадь поперечного сечения патрубка.
Осевые изгибные напряжения от силы $F_R$ для всех расчетных точек:
| $$ \sigma_{ba}(F_R) = \left(6m_{RF}-3n_{RF}\right) \frac{F_R}{(s_1-c_s)^2}, $$ | (5.99) |
где $m_{RF}$ и $n_{RF}$ определяется по [15].
Окружные мембранные напряжения в расчетных точках 1-4 от момента $M_1$ и в точках 5-8 от момента $M_2$:
| $$ \sigma_{m\theta}(M) = n_{\theta M} \frac{M}{(s-c)^2(d+2s_1)}, $$ | (5.100) |
где $n_{\theta M}$ определяется по [15].
Окружные изгибные напряжения от момента $M_{1(2)}$ по сравнению с мембранными значительно ниже, поэтому их значениями пренебрегают.
Осевые мембранные напряжения от момента $M_1$ в точках 1-4 и от момента $M_2$ точках 5-8:
| $$ \sigma_{ma}(M) = \frac{M}{W_s}, $$ | (5.101) |
где $W_s=\frac{\displaystyle\pi\left((d+2s_1)^4-(d+2c_s)^4\right)}{\displaystyle 32(d+2s_1)}$ - расчетный момент сопротивления изгибу поперечного сечения патрубка.
Осевые изгибные напряжения от момента $M_1$ в точках 1-4 и от момента $M_2$ точках 5-8:
| $$ \sigma_{ba}(M) = \left(6m_{RM}-3n_{RM}\right) \frac{M}{(s_1-c_s)^2(d+2s_1)}, $$ | (5.102) |
где $m_{RM}$ и $n_{RM}$ определяется по [15].
От крутящего момента в соединении штуцера и обечайки возникают касательные напряжения:
| $$ \tau_{\theta x} = \frac{M_T}{2\pi r^2_0 (s_1-c_s)}. $$ | (5.103) |
Силы $F_1$ в точках 5-8 и $F_2$ в точках 1-4 создают мембранные сдвиговые напряжения:
| $$ \tau_{x\theta} = \frac{F_{1(2)}}{\pi r_0 (s-c)}. $$ | (5.104) |
Как и в случае для сферической обечайки, местные мембранные напряжения от внутреннего давления определяются в зависимости от коэффициента интенсификации напряжения, полученного для поперечного сечения обечайки $I_{\theta p} = I_{xp}$.
Окружное напряжение от внутреннего давления во всех расчетных точках:
| $$ \sigma_{\theta p} = p I_{\theta p} \frac{D+(s+s_2-c)}{4(s+s_2-c)}. $$ | (5.105) |
Если расчетный коэффициент $I_{\theta p} < 1$, то для определения окружных напряжений во всех расчетных точках врезки вместо коэффициента интенсификации в формулу 5.105 подставляется выражение $0.5(1+I_{\theta p})$.
Осевое напряжение от внутреннего давления во всех расчетных точках определяется по формуле %ref(equ_wrc_22)%.
В общем случае, все приложенные нагрузки на штуцер можно разложить по трем направлениям, т.е. представить как одновременно действующие силы $F_R$, $F_1$, $F_2$, и моменты $M_1$, $M_2$, $M_T$. После определения напряжений от действующих сил и давления, суммарные напряжения в расчетных точках (1-8) определяются с учетом знаков согласно таблице 5.18.
При наличии коррозионно-активной сероводородсодержащей среды выполняется дополнительный расчет растягивающих напряжений на внутренних поверхностях обечайки (точки 2, 4, 6, 8):
| $$ \sigma_{1in} = \max{\left\{ \frac{1}{2} \left( \sigma_{\theta}+\sigma_a+\sqrt{(\sigma_{\theta}-\sigma_a)^2+4\tau^2_{\theta a}} \right); 0 \right\}}. $$ | (5.106) |
| Таблица 5.18. Местные напряжения (с учетом знаков) патрубка в расчетных точках зоны врезки, нагруженной внутренним давлением и внешними нагрузками согласно WRC 107(297) | ||||||||
| Окружные напряжения, $\sigma_{\theta}$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Мембранные от $F_R$ | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Мембранные от $M_1$ | - | - | + | + | ||||
| Мембранные от $M_2$ | - | - | + | + | ||||
| Окружные напряжения от давления $\sigma_{\theta p}$ | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Суммарные мембранные окружные напряжения $\sigma_{m\theta}$ | ||||||||
| Суммарные окружные напряжения $\sigma_{\theta}$ | ||||||||
| Осевые напряжения, $\sigma_a$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Мембранные от $F_R$ | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Изгибные от $F_R$ | - | + | - | + | - | + | - | + |
| Мембранные от $M_1$ | - | - | + | + | ||||
| Изгибные от $M_1$ | - | + | + | - | ||||
| Мембранные от $M_2$ | - | - | + | + | ||||
| Изгибные от $M_2$ | - | + | + | - | ||||
| Осевые напряжения от давления $\sigma_{ap}$ | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Суммарные мембранные осевые напряжения $\sigma_{ma}$ | ||||||||
| Суммарные осевые напряжения $\sigma_{a}$ | ||||||||
| Сдвиговые напряжения от $M_t$ | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Сдвиговые напряжения от $F_1$ | - | - | + | + | ||||
| Сдвиговые напряжения от $F_2$ | + | + | - | - | ||||
| Суммарные сдвиговые напряжения $\tau_{\theta a}$ | ||||||||
| Приведенные общие напряжения $\sigma_{экв}$ | ||||||||
| Растягивающие напряжения на внутренней поверхности $\sigma_{1in}$ | ||||||||
Штуцер-МКЭ 3.5. Руководство пользователя
Copyright © 2003-2025, НТП Трубопровод