3.2. Классификация напряжений

При проведении поверочного расчета все напряжения в конструкции подразделяют на категории. Напряжения, относящиеся к различным категориям, объединяют в группы категорий напряжений, которые сопоставляют с допускаемыми напряжениями.

При проведении поверочного расчета используют следующие основные категории напряжений:

_m — общие мембранные напряжения;

_mL — местные мембранные напряжения;

_b — общие изгибные напряжения;

_bL — местные изгибные напряжения;

_T — общие температурные напряжения;

_TL — местные температурные напряжения;

_к — напряжения компенсации;

_mw — средние напряжения растяжения по сечению болта или шпильки, вызываемые механическими нагрузками.

Примерами напряжений, относящихся к категории общих мембранных напряжений, являются средние напряжения растяжения или сжатия по толщине стенки цилиндрической или сферической оболочки, вызываемые действием внутреннего или наружного давления.

Примерами напряжений, относящихся к категории местных мембранных напряжений являются:

1) мембранные напряжения от механических нагрузок в зонах соединения оболочек и фланцев;

2) мембранные напряжения от механических нагрузок в зонах присоединения патрубков и опор к сосудам.

Примерами напряжений, относящихся к категории общих изгибных напряжений, являются:

1) напряжения изгиба, вызываемые действием внешних сил и моментов, действующих на сосуд или трубопровод в целом;

2) напряжения изгиба, вызываемые действием давления на плоские крышки;

3) напряжения изгиба в нажимных кольцах и фланцах разъемных соединений, вызываемые затягом болтов и шпилек.

Примерами напряжений, относящихся к категории местных изгибных напряжений, являются:

1) напряжения изгиба, вызываемые действием давления, в зонах соединения различных элементов (фланец и цилиндрическая обечайка корпуса, соединение обечайки корпуса и днища и т. п.);

2) напряжения изгиба в трубопроводах в зоне присоединения фланцев, вызываемые действием затяга болтов и шпилек.

Примерами напряжений, относящихся к категории общих температурных напряжений, являются:

1) напряжения, вызываемые осевым перепадом температур в цилиндрической обечайке;

2) линейная часть напряжений в элементах в зонах соединения (фланец и цилиндрическая часть сосуда, патрубок и корпус сосуда, трубопровод и фланец, трубная доска и присоединяемые к ней трубы и т. п.);

3) напряжения, вызываемые перепадом температур по толщине плоских днищ и крышек;

4) напряжения в стыковых соединениях обечаек, выполняемых из разнородных материалов.

Примерами напряжений, относящихся к категории местных температурных напряжений, являются:

1) напряжения в центральной части длинных цилиндрических или сферических оболочек, вызываемые перепадом температур по толщине стенки, за исключением линейной составляющей напряжений, указанной для общих температурных напряжений;

2) напряжения на небольших участках перегрева (или охлаждения) в стенке сосуда или трубопровода;

3) напряжения в антикоррозионой облицовке и других биметаллических элементах, вызванные разностью коэффициентов линейного расширения материалов.

Примерами напряжений, относящихся к категории напряжений компенсации, являются:

1) напряжения растяжения (или сжатия), вызванные стеснением свободного расширения трубопровода;

2) напряжения кручения и изгиба в трубопроводах, вызванные самокомпенсацией трубопроводов.

Примерами напряжений, относящихся к категории местных напряжений в зонах концентрации, являются напряжения в зонах отверстий, галтелей, резьб (и т. п.) от тепловых и механических усилий, определяемые с учетом коэффициента концентрации напряжений.

При выполнении поверочного расчета находят напряжения каждой расчетной группы категорий напряжений. По этим напряжениям определяются приведенные напряжения, сопоставляемые с соответствующими допускаемыми напряжениями.

Исходя из анализа действующих нагрузок и температурных полей следует выбрать наиболее напряженные области сосудов и трубопроводов, причем для разных расчетных случаев эти области могут быть различными.

Используемые при расчетах на статическую и циклическую прочность группы категорий напряжений и их обозначения применительно к различным типам конструкций приведены в табл. 3.1, а для рассчитываемых зон — в табл. 3.2.