Скачиваний:
19
Добавлен:
08.11.2022
Размер:
13.28 Mб
Скачать

Из (6) вычтем (4):

 

 

 

 

 

d

t r r t r 0 ,

 

 

 

 

 

dr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

d t r

t r

t r 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t r

 

dr

,

 

 

 

 

 

 

 

 

2 r

 

 

 

 

 

 

 

t r

ln

 

 

 

r

2ln r ln C ln(C r 2 ) ,

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так обозначим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t r C r 2

C

 

2B .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

r2

В итоге

 

t

 

r

2 A,

(*)

 

 

 

2B

 

 

 

r

 

(**)

t

 

r

2 .

 

 

 

 

 

 

 

(*) + (**): 2 t 2 A

2B

 

(*) – (**): 2 r

2 A

2B

r 2

r 2

 

B

 

 

 

B

 

t A

 

 

r A

 

r 2

 

r 2

 

 

 

 

 

 

Общее решение задачи Ламе

r , t A

B

 

(7)

r 2

 

 

Из (2) с учетом (5), (7) можно найти радиальное перемещение u

 

r

t v r z

r

 

B

 

 

B

 

 

u t r

 

 

A

 

 

 

 

 

v A

 

 

 

z

 

E

 

 

r2

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

B

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ar

 

vAr v

 

 

 

v zr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

A 1

v r B 1 v

 

r

v zr

 

 

 

(8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянные A, B определяются из ГУ.

Общий случай загружения толстостенной трубы

pb

ГУ: 1) r a ,

r pa

 

 

2) r b ,

r pb

напряжения сжимающие

a pa

Из (*):

b

 

 

 

 

 

 

A

 

B

p

a

,

(*)

 

 

A

 

B

p

 

. (**)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(**) – (*):

 

p

p

 

B

 

 

B

B

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

b

 

a2

 

b2

 

 

 

a2b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

a2b2

( p p

)

 

 

(9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2

a2

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

B

p

a

 

 

b2

 

( p p

) p

pab 2 pbb2 pab 2 paa2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

b2 a2

 

a b

 

 

a

 

 

 

 

b2 a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p a

2 p b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

a

 

 

b

 

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p a2

p b2

 

a2b2 pa pb

 

(9) и (10) в (7):

r, t

a

b

 

 

 

 

(11)

b2 a2

r2 b2

a2

 

 

 

 

Для цилиндра с днищами (заглушками) осевое напряжение:

p

a

z

z

 

pb

Из (8) радиальное перемещение

 

1

p

a2 p b2

 

 

 

 

u

 

 

a

b

v

r

 

 

1

 

 

E

 

 

b2 a2

 

 

 

 

Fz 0 , z (b2 a2 ) pa a2

площадьпопер. сечения

z paa2 pb b2 . b2 a2

Если днищ у трубы нет, то z

( p p )a2b2

 

 

 

 

p a2 p b2

a

b

v

v r

a

b

 

1

 

 

r (b2 a2 )

 

 

 

 

 

b2 a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, если нетднища

 

pb b2 ,

0 .

(12)

Сопротивление материалов

К.т.н., доцент Елена Геннадьевна Алексеева

Расчет толстостенных труб. Задача Ламе

Общее решение задачи Ламе

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

(7)

 

 

 

 

r, t

r

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

1 A 1 v

 

r B 1 v

 

1

v r

 

 

 

 

 

 

 

 

r

z

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянные

A, B

определяются из ГУ.

 

(8)

pb

Общий случай загружения толстостенной трубы

ГУ:

1)

r a ,

 

r

p

a

 

 

 

 

 

 

2)

r b ,

 

r

p

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

напряжения сжимающие

a

pa

Из (*):

b

A

B

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

A

B

p

,

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(**) – (*):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

b

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

( p

 

 

p

) p

2

 

 

2

 

 

a

b

a

 

 

a

 

 

 

b

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p a

2

 

p b

2

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

2

 

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(*)

 

 

p

 

p

a

 

 

 

b

 

 

2

b

2

 

 

a

 

 

b

2

a

2

 

 

 

 

p b

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

A

 

B

p .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

B

 

 

 

b

2

a

 

 

 

 

B

 

 

2

 

2

 

 

 

2

2

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a b

 

( p

a

p

 

)

 

 

(9)

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

2

p b

2

 

 

p b

2

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

b

2

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(**)

2 ,

a

2

 

(9) и (10) в (7):

 

 

 

p

a

2

p b

2

2

 

2

p

 

p

 

 

 

 

 

 

a b

 

a

 

 

 

a

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

r, t

 

b

2

a

2

 

 

2

b

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

r

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11)

Для цилиндра с днищами (заглушками) осевое напряжение:

Fz 0 , z (b2 a2 ) pa a2 pb b2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

площадь попер. сечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p a

2

p b

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

a

 

 

 

b

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

2

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pb

 

 

 

 

 

 

Если днищ у трубы нет, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

Из (8) радиальное перемещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

p a2 p b2

 

 

 

 

 

( p p )a2b2

 

 

 

 

 

 

 

p a2 p b2

 

 

 

 

 

 

 

a

2

2

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

a

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

u

 

E

 

b a

 

1

v

 

r

 

r (b a )

 

1

v

 

v r

 

 

b a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, если нет днища

0

.

(12)

1. Нагружение внутренним давлением:

p

a

 

 

 

p

,

pb

0

.

r

a

p

p

 

b

2

 

p

 

b

2

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

a

2

 

 

 

 

 

 

 

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

2

 

 

 

 

b

2

a

2

 

 

t

Из (11):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13)

r, t

b

2

a

2

 

 

 

 

2

b

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

2

 

 

 

 

 

 

 

 

p a

2

b

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p,

r

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

b

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

b

a

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

2

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

2

b

2

 

 

 

 

 

 

 

 

(b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .

 

 

 

r

b

2

a

2

 

 

 

2

 

b

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pa

2

 

 

 

p a

2

b

2

 

 

 

b

2

a

2

 

 

 

pa

2

 

 

 

 

pa

2

b

2

 

 

 

 

2a

2

 

 

(a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

;

(b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

.

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

t

b

a

a

2

b

2

a

2

 

 

b

a

 

t

b

a

 

b

2

b

2

a

2

 

 

b

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 , то выпуклость вверх,

 

0

– выпуклость вниз.

 

r

t