Страница 1 из 1

Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср янв 11, 2012 10:10 am
Guterfreund
Добрый день!

Вот какой вопрос посетил меня: если мы возьмем стальной брусок прямоугольного сечения и нагрузим его изгибающим моментом предельным состоянием для него будет ситуация, когда пластические деформации распространятся по всей площади сечения бруска (т.н. пластический шарнир). При упругом анализе маскимальные напряжения, при которых наступит предельное состояние, будут равны 1.5*Предел текучести (внешняя поверхность бруска).

Теперь рассмотрим сечение в форме тонкостенной трубки. Что будет являтся предельным состоянием при изгибе для данного сечения? Тот же пластический шарнир по всему сечению и глобальное разрушение, например, трубопровода или распростронение пластической деформации по толщине стенки (данная ситуация наступит раньше)? Второе предельное состояние будет наиболее критичным, если трубка нагружена также давлением. Как подходит к этому вопросу ПНАЭ-Г или ГОСТ на сосуды? Если я не ошибаюсь в отличии от прямоугольного сечения для трубчатого коэффициент для упругих напряжений будет меньше, где-то читал 1.3? Есть ли у кого информация по данному коэффициенту для трубчатого сечения, является ли он постоянной величиной или в данном случае зависит от соотношения диаметра и толщины трубки?

Заранее спасибо!

Re: Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср янв 11, 2012 1:22 pm
Aleksey
Коэффициента 1,3 в литературе не видел.
Как известно, определяющими напряжениями от действия изгибающего момента в трубе являются осевые напряжения, от действия давления - окружные, а осевые в два раза меньше.
В общем случае, несущая способность трубы будет исчерпана, если окружные напряжения в трубе достигнут предела текучести по толщине стенки или осевые напряжения от действия давления и изгиба 1,5 предела текучести (условно упругие напряжения). Все будет зависеть от величин давления и изгибающего момента.

Re: Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср янв 11, 2012 2:36 pm
Guterfreund
Про коэффициент 1.3 вот ссылка: http://en.wikipedia.org/wiki/Section_modulus (для трубчатого сечения можно записать формулу из которой видно, что для тонкостенных трубопроводов данный коэффициент приближается к 1.3 для прямоугольного, как было сказано выше, он равен 1.5).

Отсюда следует вопрос: если мы будем изгибать трубопровод, не нагруженный давлением, согласно верхней ссылке общие изгибные не должны превысить величины 1.3*Sm. Данная величина согласуется с ПНАЭ-Г. В ГОСТ на сосуды, однако, общие изгибные ограничены на 1.5*Sm, что для трубчатого сечения превысит допустимое значение. Как прокоментируете это? Также нормы ASME дают величину 1.5*Sm для общих изгибных. Непонятка какая-то!

Также нормы ограничивают общие изгибные плюс общие или местные мембранные пределом 1.3 или 1.5 от Sm, группа приведенных напряжений S2 (хотя это будет не совсем корректным, т.к. потеря несущей способности при одновременном действии растяжения и изгиба произойдет позже чем при чистом изгибе, т.к. с одной стороны напряжения складываются, а с другой вычитаются, создавая тем самым запас прочности всего сечения, согласны?).Общая мебрана плюс общий изгиб можно представить как напряжение от совместного действия растягивающей силы и изгибающего момента. А как можно представить общее изгибное плюс местное мембранное напряжение, можете привести пример?

Про условно-упругие: в ПНАЭ-Г стоит, что для расчета напряжений без учета концентрации (статическая прочность) оценку проводят для линейно-упругого материала и лишь для оценки циклической прочности вводят понятие условно-упругих напряжений. Таким образом, предел 1.5(1.3)*Sm мы сравниваем с упругими напряжениями. По идее это будет более корректно. Однако в ГОСТ Р на сосуды при оценке по допускаемым напряжениям написано, что расчет проводят по условно-упругим напряжениям. Опечатка?

Re: Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср янв 11, 2012 3:40 pm
Aleksey
В Нормах АЭУ и сосудах на коэффициенты 1,3 и 1,5 умножают допускаемое напряжение, которое уже определено с коэффициентом запаса 1,5 по пределу текучести.

Следовательно, Нормы АЭУ дают более консервативную оценку - сумма общих мембранных и изгибных напряжений не превышают предел текучести: 1,3*Rp0,2/1.5.
В сосудах оценка общих мембранных и изгибных напряжений проводится по пределу текучести -> 1,5*Rp0,2/1.5 = Rp0,2.

Коэффициенты о которых говорилось ранее (1,5Rp0,2 для бруска и 1,3Rp0,2 для трубы) - характеризуют резерв несущей способности изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала - что не противоречит Нормам АЭУ и сосудам Sm + Sb < Rp0,2.

Условно-упругие напряжения -это напряжения, которые превышают предел текучести (в Нормах это напряжения с учетом концентрации).

Re: Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср янв 11, 2012 4:56 pm
Guterfreund
Условное упругое напряжение равно произведению упругопластической деформации на модуль упругости (согласно ПНАЭ-Г). Данное напряжение будет выше просто упругого, поэтому при оценке статической прочности, думаю, применяют чисто упругие напряжения. ГОСТ Р интерпретирует это понятие, скорее всего, иначе, чем и вводит в заблуждение.

Интересная точка зрения про коэффициенты запаса. По моему, однако, коэффциент запаса по пределу текучести 1.5 выбирался не из соображений предельного состояния прямоугольного сечения при изгибе, а как величина, позволяющая, конструкции сохранить свою несущую способность в том числе в условиях перегрузки, неоднородности материалов и пр. Далее же данное допускаемое мы уже умножаем на 1.3 или 1.5 исходя из предельного состояния либо прямоугольника, либо трубы.

Кстати, нашел тут информацию, что ASME Section III, Table NB-3217-1, Section VIII Fig. 4-120.1 ограничивают напряжения в оболочках при изгибе на Sm, а не 1.5Sm именно из-за соображения пониженной несущей способности данных сечений.

Re: Пластический шарнир в сечении трубопровода

СообщениеДобавлено: Ср апр 24, 2019 4:06 pm
stress.engineer
Guterfreund писал(а):Условное упругое напряжение равно произведению упругопластической деформации на модуль упругости (согласно ПНАЭ-Г). Данное напряжение будет выше просто упругого, поэтому при оценке статической прочности, думаю, применяют чисто упругие напряжения. ГОСТ Р интерпретирует это понятие, скорее всего, иначе, чем и вводит в заблуждение.

Интересная точка зрения про коэффициенты запаса. По моему, однако, коэффциент запаса по пределу текучести 1.5 выбирался не из соображений предельного состояния прямоугольного сечения при изгибе, а как величина, позволяющая, конструкции сохранить свою несущую способность в том числе в условиях перегрузки, неоднородности материалов и пр. Далее же данное допускаемое мы уже умножаем на 1.3 или 1.5 исходя из предельного состояния либо прямоугольника, либо трубы.

Кстати, нашел тут информацию, что ASME Section III, Table NB-3217-1, Section VIII Fig. 4-120.1 ограничивают напряжения в оболочках при изгибе на Sm, а не 1.5Sm именно из-за соображения пониженной несущей способности данных сечений.


не пытайтесь понять умом ПНАЭ-Г, ASME и пр....

там все "загадочно".... - принимайте все на веру..... - ну как библию или коран....

не пытайтесь связать эту "шаманские" документы со здравым смыслом и тем более с результатами численного моделирования = это весьма "неблагодарное и почти бесперспективное" занятие