Лекция 6. Допускаемое напряжение. Напряжения, возникающие в стенке цилиндрической обечайки.

План

1. Основные понятия о напряжениях, возникающих в аппаратах

2. Виды напряжений

1. Основные понятия о напряжениях, возникающих в аппаратах

При расчетах на прочность и устойчивость очень важен выбор допускае­мого напряжения. От выбранного значения допускаемого напряжения зависит надежность аппарата в условиях эксплуатации, расход металла на его изготовление и следовательно экономичность конструкции в целом.

Допускаемое напряжение выбирают в зависимости от прочностных харак­теристик принятого конструкционного материала которое, при расчетной тем­пературе в зависимости от свойств среды, характера нагрузок испытываемых аппаратом в процессе эксплуатации, способа и технологии изготовления аппа­рата и надежности приборов контроля.

При расчете на прочность и устойчивость аппаратов, работающих под внешним или наружном давлении, а также подверженным ветровым и сейсми­ческим нагрузкам установлены нормативы допускаемого напряжения, которые принимают при расчетах на напряжение, сжатие и изгиб. При расчетах на кру­чение и срез нормативное допускаемое напряжение уменьшают в 1,7 раза.

В соответствием с ГОСТ значение допускаемого напряжения определяют по формуле:

, МПа (13)

где η – коэффициент поправочный, для идеальный среды η = 0, если среда взрывоопасная, ядовитая η = 0,8 – 0,95.

* - нормативное допускаемое напряжение, его определяют по справоч­ным данным по графику зависимости значения допускаемого напряжения от вида материала и температуры, МПа.

Поправочный коэффициент учитывает взрыво-, пожароопасность и ток­сичность среды в аппарате. Значение его устанавливает в соответствии с ут­вержденной нормативно-технической документацией. Чем меньше η, тем меньше допускаемое давление. При отсутствии нормативов коэффициент η принимают 0,9; для аппаратов содержащих чистую среду η = 1. Значение нор­мативных допускаемых напряжений для различных сталей определяют по справочным данным.

В тех случаях, когда конструкционный материал в приведенных табли­цах не значится, нормативное допускаемое напряжение * определяют по од­ной из следующих ниже формул.

1) Для углеродистых сталей при расчетной температуре до 380°С, для низ­колегированных сталей – до 420°С, для аустенитных сталей – 525°С – по фор­мулам:

или (14)

2) При более высоких расчетных температурах, чем перечисленные в п.1 для каждой группы сталей, - по формулам

или (15)

где σ_в - минимальное значение предела прочности (временное сопротивление) при расчетной температуре, МН/м²;

σ_т - минимальное значение предела текучести при расчетной температуре, МН/м²;

п_в - запас прочности по пределу прочности (п_в =2,6);

п_t - запас прочности по пределу текучести (п_т =1,5);

σ_д - среднее значение предела длительной прочности за 100 тыс. ч при рас­четной температуре, МН/м²;

п_д - запас прочности по пределу длительной прочности.

За нормативное допускаемое напряжение принимают меньшее из значе­ний, вычисленных по двум формулам.

Если для выбранного конструкционного материала нет данных по преде­лу длительной прочности, за нормативное допускаемое напряжение принимают меньше из значений, вычисленных по формулам

или (16)

где σ_n - среднее значение предела ползучести за 100 тыс. ч при расчетной тем­пературе, МН/м².

Для стальных отливок значение нормативного допускаемого напряжения уменьшают в 1,25-1,4 раза.