Расчет и конструирование элементов

Емкостной аппаратуры

Основные понятия теории оболочек:

Элементы емкостной аппаратуры, составляющие ее корпус, представляют собой различные сочетания пластин и оболочек.

Оболочка - тело, ограниченное двумя параллельными поверхностями так, что расстояние между ними мало по сравнению с другими размерами тела.

Пластина - это частый случай оболочки, когда поверхности являются плоскими.

Срединная поверхность - это поверхность, точки которой лежат на равном расстоянии от внутренних стенок тела.

Оболочка вращения - это оболочка, срединная поверхность которой образована вращением какой-либо плоской линии вокруг оси, лежащей в этой же плоскости.

При прочностных расчетах рассматриваются главные сечения оболочки: меридианальные и перпендикулярные к ним сечения. Им соответствуют два главных радиуса кривизны оболочки R₁ и R₂.

Теория расчета, разработанная на предположении равномерно распределенных напряжений по толщине стенки, называется безмоментной или мембранной (пренебрегаем изгибом оболочки). Моментная теория оболочек учитывает влияние поперечных сил, кольцевых и меридианальных изгибающих моментов на прочность стенки.

Вывод уравнений безмоментной теории оболочек. Три основных допущения:

1) Прямые, перпендикулярные срединной поверхности до деформации остаются такими же и после деформации;

2) В плоскостях, параллельных срединной поверхности, нормальные напряжения настолько незначительны, что ими можно пренебречь;

3) Напряжения в оболочке постоянны по толщине стенки.

Выделим в стенке бесконечно малый элемент, ограниченный:

1. Двумя меридианальными сечениями, расположенными под углом dy.

2. Двумя сечениями перпендикулярными меридиану, расположенными под углом dq.

Равномерность распределения напряжений в стенке позволяет просуммировать их площади граней элемента.

N = s_m'S'dl_k,

T = s_k'S'dl_m,

s_k, s_m – кольцевое и меридиональное напряжение.

Определим проекции сил N и Т на нормаль к элементу.

1. Сумма векторов Т дает равнодействующую :

.

=` dy = Tdy . (50)

` _. (51)

2. То же самое дает сумма векторов N

(52)

3. Внешняя сила, сила давления газа:

z = P'dl_k'dl_m . (50)

Так как наш элемент находится в равновесии:

Получаем уравнение Лапласа:

Уравнение Лапласа используется в расчетах элементов энергетического оборудования.

Контрольные вопросы

1. Что такое надежность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость?

2. Временные понятия теории надежности: наработка, безопасность, живучесть.

3. Основные показатели надежности: вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, интенсивность отказа.

4. Модели прочностной надежности: прочностная надежность, прочность, жесткость, устойчивость.

5. Модели материала, используемые в механике материалов и конструкций: деформируемое тело; свойства – упругость, пластичность, ползучесть.

6. Модели формы: стержень, оболочка, срединная поверхность, массивное тело.

7. Модели нагружения: объемная нагрузка, поверхностная нагрузка, статическая нагрузка, динамическая нагрузка, циклическая нагрузка.

8. Модели разрушения: хрупкое разрушение, пластические деформации, статическое разрушение, малоцикловое, усталостное (многоцикловое) разрушение, длительная прчность.

9. Представление о напряжениях и деформациях.

10. Коэффициент запаса прочности и допускаемые напряжения.

11. Требования, предъявляемые к конструкционным машинам.

12. Расчет и конструирование элементов емкостной аппаратуры.

&Библиографический список

1. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и прф. В.М. Зорина. -3-е изд., перераб. М.: Изд-во МЭИ, 2000, с. 3-527.

Практическая работа № 5