22518

Расчет тонкостенных сосудов и резервуаров

Лекция

Производство и промышленные технологии

Выделим Рис. Рис. Усилия Рис.2 дадут в нормальном к поверхности элемента направлении равнодействующую ab равную Рис.

Русский

2013-08-04

81 KB

14 чел.

Сопротивление материалов Сагадеев В.В.

Лекция № 40. Расчет тонкостенных сосудов и резервуаров.

   Если толщина стенок цилиндра мала по сравнению с радиусами и , то известное выражение для тангенцальных напряжений приобретает вид

т. е. величину, определенную нами раньше (§ 34).

   Для тонкостенных резервуаров, имеющих форму поверхностей вращения и находящихся под внутренним давлением р, распределенным симметрично относительно оси вращения, можно вывести общую формулу для вычисления напряжений.

   Выделим (Рис.1) из рассматриваемого резервуара элемент двумя смежными меридиональными сечениями и двумя сечениями, нормальными к меридиану.



Рис.1. Фрагмент тонкостенного резервуара и его напряженное состояние.

 

   Размеры элемента по меридиану и по перпендикулярному к нему направлению обозначим соответственно и , радиусы кривизны меридиана и перпендикулярного к нему сечения обозначим и , толщину стенки назовем t.

   По симметрии по граням выделенного элемента будут действовать только нормальные напряжения в меридиальном направления и в направлении, перпендикулярном к меридиану. Соответствующие усилия, приложенные к граням элемента, будут и . Так как тонкая оболочка сопротивляется только растяжению, подобно гибкой нити, то эти усилия будут направлены по касательной к меридиану и к сечению, нормальному к меридиану.

   Усилия (Рис.2) дадут в нормальном к поверхности элемента направлении равнодействующую ab, равную



Рис.2. Равновесие элемента тонкостенного резервуара

 

   Подобным же образом усилия дадут в том же направлении равнодействующую Сумма этих усилий уравновешивает нормальное давление, приложенное к элементу

Отсюда

   Это основное уравнение, связывающее напряжения и для тонкостенных сосудов вращения, дано Лапласом.

   Так как мы задались распределением (равномерным) напряжений по толщине стенки, то задача статически определима; второе уравнение равновесия получится, если мы рассмотрим равновесие нижней, отрезанной каким-либо параллельным кругом, части резервуара.

   Рассмотрим случай гидростатической нагрузки (рис.3). Меридиональную кривую отнесем к осям х и у с началом координат в вершине кривой. Сечение проведем на уровне у от точки О. Радиус соответствующего параллельного круга будет х.



Рис.3. Равновесие нижнего фрагмента тонкостенного резервуара.

 

   Каждая пара усилий , действующих на диаметрально противоположные элементы проведенного сечения, дает вертикальную равнодействующую , равную

сумма этих усилий, действующих по всей окружности проведенного сечения, будет равна ; она будет уравновешивать давление жидкости на этом уровне плюс вес жидкости в отрезанной части сосуда .

Отсюда

   Зная уравнение меридиональной кривой, можно найти , х и для каждого значения у, и стало быть, найти , а из уравнения Лапласа и

Например, для конического резервуара с углом при вершине , наполненного жидкостью с объемным весом у на высоту h, будем иметь:

тогда

   Для сферического сосуда радиусом , находящегося под внутренним давлением , по симметрии ; тогда из уравнения (Лапласа), так как

и

   Если меридиональная кривая будет иметь переломы с разрывом непрерывности угла , то равновесие тонкой оболочки у места перелома может быть обеспечено лишь наличием реакций, приложенных к оболочке по окружности в этом месте. Появление таких реакций обеспечивается устройством специальных колец, способных брать на себя усилия, возникающие в них в связи с неуравновешенностью напряжений по обе стороны точки перелома.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28899. Удельный период в истории России (XII—XV вв.) 28.5 KB
  К середине XII века Русь раскололась на 15 княжеств которые были лишь в формальной зависимости от Киева. Феодальная раздробленность ослабляла Русь. В начальной стадии древнерусское государство распалось на 3 основные области: СевероЗападная Русь. Северовосточная Русь.
28900. Борьба за независимость русских земель против агрессии с Востока и Запада (XIII век) 27 KB
  Следствием этого явилось отставание России от Запада. Последствия нашествия: сократилось население страны; разделение городов подорвано городское ремесло; разрушены памятники духовенства и материальной культуры; особое последствие нашествия на истории России сказались в том что оно заложило азиатский способ власти в России.
28901. Культура Древнерусского государства 27.5 KB
  Достаточно продолжительное время на Руси сохранялось двоеверие что сыграло огромную роль в складывании культурного потенциала отражавшего в себе некую двойственность. Долгое время считалось что письмо на Руси появилось с принятием христианства. Но есть доказательства существования письменности задолго до этого: договоры Руси с Византией относящиеся к первой половине X века имели копии на славянском языке. Христианизация Руси просто дала толчок развитию письменности.
28902. Возвышение Москвы и завершение формирования Российского централизованного государства (XIV–XVI вв.) 29.5 KB
  Внешняя угроза ускоряла процесс объединения русских земель. Однако к середине XIV века складывается и другой центр объединения русских земель Великое ЛитовскоРусское княжество. На заключительном этапе объединения русских земель наиболее острой была борьба с Новгородской олигархической республикой. Этим в основном завершилось политическое объединение русских земель.
28903. Эпоха Ивана Грозного 28.5 KB
  Боярское правление привело к ослаблению центральной власти и вызвало большую волну недовольств и открытых выступлений. Страна нуждалась в реформах по укреплению государственности централизации власти. Во время царствования Ивана IV возник новый орган власти – Земский собор который занимался решением важнейших государственных дел вопросами внешней политики финансами. Это достигалось вопервых усилием роли центральных органов приказов вовторых редким ограничением власти наместников.
28904. Новое время в мировой истории 24.5 KB
  Эти понятия в исторической науке прочно закрепились до настоящего времени. Среди других событий которые принимаются в качестве исходного рубежа Нового времени называют события связанные с Реформацией 1517 открытие испанцами в 1492 году Нового Света[1] падение Константинополя 1453 или даже начало Великой Французской революции 1789. Ещё сложнее обстоят дела с определением времени окончания данного периода. Отстававшая до этого времени по ряду показателей от стран Востока европейская цивилизация в XVI в.
28905. Общественно-политические процессы в СССР в 1945—1985 гг. 44 KB
  Центр власти перемещался в секретариат ЦК КПСС т. ЦК КПСС стал превращаться в коллективный орган. они предприняли попытку сместить Хрущева с поста Первого секретаря ЦК КПСС. В дальнейшем власть все более концентрировалась в руках Первого секретаря ЦК КПСС.
28906. Социально-экономическое положение страны (1945—1984 гг.) 43 KB
  Социальноэкономическое положение страны 1945 1984 гг. Жилой фонд страны вырос за годы семилетки 19591965 на 40. политическое развитие страны было противоречивым.
28907. Внешняя политика Советского Союза в 1945—1984 гг. 44.5 KB
  Победа в Великой Отечественной войне решающая роль во Второй мировой войне существенно укрепили авторитет СССР его влияние на международной арене. СССР стал одним из создателей Организации Объединенных Наций постоянным членом Совета Безопасности. Трумэн предложил образовать военнополитический союз западных стран создать на границах СССР сеть военных баз развернуть программу экономической помощи европейским странам пострадавшим от фашистской Германии доктрина Трумэна. Реакция СССР была вполне предсказуема.