2.1. Оценка устойчивости объекта к воздействию ударной волны

Основным критерием оценки является величина избыточного давления Р_ф. Дополнительными критериями могут быть скоростной напорРск, удельный импульсI. В зависимости от величиныР_фсооружения (устройства, элементы) объекта могут получать различные степени разрушений: полные, сильные, средние и слабые (см. учебное пособие ч.II).

За предел устойчивости объекта в целом к воздействию ударной волны принимается предел устойчивости ИТК объекта - Р_{ф пр}. Напомним, чтоР_{ф пр}задается свыше или определяется специальным исследованием на объекте. И что величинаР_{ф пр} чаще всего соответствует средним значениям табличных данныхР_фдля степени средних разрушений.

2.1.1. Оценка устойчивости открыто расположенного оборудования

к воздействию ударной волны

Выход из строя оборудования, имеющего небольшие геометрические размеры (релейные шкафы, трансформаторы, опоры, станки и т.п.), и в силу этого быстро обтекаемые ударной волной, может быть вызван одним из следующих факторов:

• смещением оборудования относительно основания

(фундамента) или его отбрасыванием;

• опрокидыванием оборудования;

• мгновенным инерционным разрушением отдельных элементов

оборудования, вызванных ударными перегрузками.

Смещение и опрокидывание оборудования возможно в основном под действием скоростного напора Р_ск, так как подобное оборудование обтекается ударной волной и избыточное давлениеР_фбыстро выравнивается.

Инерционное разрушение отдельных чувствительных элементов оборудования будет определяться лобовым давлением Р_лоб, т.е. суммарным воздействием избыточного давленияРф и скоростного напораРск.

Смещение оборудования (рис.9.1).

Условие смещения ,где- смещающая сила (приложена в центре давления – ЦД);

- суммарное усилие болтов крепления, работающих на срез;

- сила трения.

Рис. 9.1. Смещение оборудования.

В приведенных зависимостях:

- допустимое значение давления, при котором изделие еще устои

т;

- предел устойчивости ИТК объекта.

Рск – давление скоростного напора , кПа (зависимостьРск отРф приведена в табл. 3.6 ч.IIучебного пособия);

Сх – коэффициент аэродинамического сопротивления (значения коэффициента для тел различной формы приведены в табл. 3.4, там же);

S– площадь миделя (площадь обдуваемой поверхности), м²;

- допускаемое напряжение на срез болта;

- предел текучести материала болта, Па (механические свойства сталей приведены в табл. 3.5, там же);

d– диаметр болта, мм;G– сила тяжести, Н;n– число болтов;

- коэффициент трения (значения коэффициента трения приведены в табл. 3.3);

m– масса оборудования, кг.

Допустимое значение скоростного напора при котором оборудование еще устоит, определяется из соотношения

= (+)/(СхS).

По значению(аналитически, по графику или по данным табл. 3.6) определяется соответствующее ему, которое сравнивается с пределом устойчивости. По их соотношению делается соответствующий вывод. Изделие устойчиво, если>.

Если изделие неустойчиво, то намечается ряд инженерно – технических мероприятий по усилению устойчивости. Ими могут быть: улучшение обтекаемости оборудования (уменьшение С_х); уменьшение парусности (за счет уменьшения геометрических размеров оборудования или его заглубления); усиление крепежа оборудования (за счет изменения материала болтов крепления и их числа); другие мероприятия.

Рис.9.2 Опрокидывание оборудования

Условие опрокидывания

,

где - опрокидывающий момент;

- стабилизирующий момент.

В приведенных зависимостях:

- суммарное усилие половины (части) болтов, работающих на растяжение (при условии равнопрочности резьбы на срез и тела болта на разрыв);

- допускаемое напряжение на растяжение, Па=/. Здесьдопускаемый коэффициент запаса прочности;

d– внутренний диаметр резьбы болта, мм;

G– сила тяжести, Н;

h,l– плечи действия сил, м.

Допустимое значение скоростного напора, при котором оборудование еще устойчиво

.

По определяется соответствующее ему. Последнее сравнивается си делаются соответствующие выводы. Изделие устойчиво, если.

Инерционное разрушение элементов оборудования, вызванное

ударными перегрузка

Условия разрушения

,

где получаемое элементом ускорение (перегрузка,);

- допустимое ускорение (перегрузка) для элемента (дается в паспорте или технической документации на любое выпускаемое изделие).

Известно, что сила инерции равна сумме сил и реакций связи, т.е.

.

Получаемое ускорение элементом

(пренебрегая силой трения).

Расчетное значение ускорения сравнивается с допустимым ускорением (перегрузкой) и делается соответствующий вывод.

Допущения при расчете:

1. Изделие, выбранное для оценки, принимается как одно жесткое тело.

2. Принимается, что любой элемент, входящий в состав

оцениваемого изделия, получает такое же ускорение, как и изделие в целом. При этом расчет необходимо вести по элементам (элементу), имеющим наименьшее допустимое ускорение (перегрузку).

Вариант 2. Если задаться допустимым ускорением, тогда:

;.

Расчетное допустимое сравнивается с предельным лобовым давлением -и делаются соответствующие выводы. Разрушения нет, если>