50720

Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного внутренним давлением и изгибающим моментом

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Из приведенных соотношений видно что напряжения вызванные внутренним давлением р постоянны не зависят от положения сечения на оболочке. При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные в меридиональном направлении а также касательные напряжения которыми в виду их малости можно пренебречь. Меридиональные напряжения определяются по...

Русский

2014-01-29

253.5 KB

0 чел.

Министерство науки и образования Российской Федерации

Ярославский государственный технический университет

Отчет о лабораторная работа №6

по дисциплине «Конструирование и расчет элементов оборудования»

Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного внутренним давлением и изгибающим моментом

  

Руководитель

Веткин Ю.А.

Работу выполнил:   

студент гр. ММ-41

Афонин Д. В.            Прыгунов И. Е.



Ярославль 2004

Цель работы:

  1.  Теоретическое определение напряжений, возникающих в цилиндрическом корпусе колонного аппарата от внутреннего давления и изгибающих сил
  2.  Экспериментальное определение напряжений в корпусе аппарата при различных нагружения.
  3.  Сравнительный анализ результатов.

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис.3) имитирует расчетную схему колонного аппарата, нагруженного внутренним давлением р и двумя сосредоточенными силами Q1 и Q2, которые заменяют статическую составляющую ветровой нагрузки (ри.1б).

Корпус колонны 1 выполнен из стандартной стальной трубы наружным диаметром Dн=219мм и толщиной стенки δ=8мм. Днища колонны стандартные эллиптические. Высота корпуса Нк = 1550мм. Аппарат опирается на цилиндрическую опору, изготовленную из такой же стальной трубы высотой Ноп = 500мм. Давление в колонне обеспечивается плунжерным насосом 5 и фиксируется манометром 3 (рабочая среда – машинное масло). Сосредоточенные силы создаются двумя винтовыми домкратами 9 и замеряются пружинными динамометрами 8 и индикаторными часового типа. Координаты приложения нагрузок (расстояние от основания колонны) X1=700мм, Х2=1760мм.

Теоретическая часть

При определении напряжений от давления р за расчетную схему корпуса колонны принимается тонкостенная оболочка, которую можно рассматривать по безмоментной теории. В соответствии с этой теорией меридиональные и кольцевые напряжения, возникающие в стенке цилиндрической оболочки, составляют:

; ;

МПа

МПа
где
r – радиус оболочки по срединной поверхности (r = 0,105м)

Из приведенных соотношений видно, что напряжения, вызванные внутренним давлением р, постоянны (не зависят от положения сечения на оболочке). Кроме того, в соответствии с безмоментной теорией, они равномерно распределены по толщине стенки оболочки.

При определении напряжений от ветровой нагрузки за расчетную схему колонны принимается консольная балка, защемленная на конце и находящаяся под действием распределенной нагрузки. В связи с тем, что нагрузка распределена неравномерно, при проведении практических расчетов колона по высоте разбивается на n участков. На каждом участке интенсивность распределенной нагрузки усредняется, а сама нагрузка заменяется сосредоточенной силой Qi, приложенной в центре тяжести соответствующего участка колонны  (рис 1б).

Ветровая нагрузка на каждом участке определяется как сумма статической  и динамической составляющих:

где ,,- площадь, высота и диаметр колонны на данном участке.

Усредненный ветровой напор  на участке i равен:

,

где 0,7 – аэродинамический коэффициент при обтекании цилиндра; - коэффициент, учитывающий увеличение напора с высотой; - ветровой напор на высоте 10м для данного географического района.

Динамическая составляющая ветрового напора  определяется как

,

где - масса участка,- ускорение центра тяжести участка при упругих поперечных колебаниях колоннs? сейсмические колебания в пределах нормы и др.)

Ускорение  определяется жесткостью корпуса колонны и фундамента, периодом собственных колебаний аппарата, положением (координата Хi) рассматриваемого участка.

При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные (в меридиональном направлении) , а также касательные  напряжения, которыми, в виду их малости, можно пренебречь.

Меридиональные напряжения определяются по формуле:

где М – изгибающий момент в сечении с координатой х (рис 1), у – расстояние от оси я до точки, в которой определяется напряжение (рис2)

Момент инерции сечения колонны относительно оси z равен:

, ,

,- внутренний и наружный диаметр колонны

Максимальное меридиональное напряжение в сечении аппарата можно найти из выражения:

;

где - момент сопротивления сечения колонны относительно оси z.

Из приведенных соотношений видно, что напряжения от изгибающего момента по сечению колонны распределяются по линейному закону и достигают наибольших по абсолютной величине значений на её нагруженной поверхности. на наветренной стороне эти напряжения растягивающие, а на подветренной – сжимающие (рис.2,в).

Изгибающий момент М от ветреной нагрузки достигает наибольшего значения в заделке:

,

а на участке за последней силой  (рис1,б) в соответствии с принятой расчетной схемой М=0. Общее уравнение изгибающих моментов может быть записано с следующем виде:

,

где - изгибающий момент на участке j, расположенном между силами и ;  - сосредоточенная сила, приложенная в точке с координатой ; - координата точки, в которой определяется момент .

Эпюра изгибающих моментов, построенная по этому уравнению, представлена на рис.:

Наибольшее напряжение от изгибающих сил:

МПа, возникает в сечении с координатой х = 120мм.

Определим эквивалентные напряжения от изгибающих сил по третей теории прочности:

;

МПа

Изгибающие напряжения от ветровой нагрузки совпадают по направлению с меридиональными напряжениями от внутреннего давления, но в отличие от последних изменяются по сечению и по высоте колонны. Кольцевые напряжения от ветровой нагрузки равны нулю.

Результирующие напряжения:

;

Максимальные напряжения на наветренной стороне:

;

а на подветренной:

;

Экспериментальная часть

  1.  Для каждого датчика определяем разницу показаний
  2.  Определяем меридиональные и кольцевые напряжения

;

где - коэффициент тензочувствительности;  - разность показаний прибора ВСТ-4 для датчиков, ориентированных в меридиональном направлениях (датчики с четными номерами); - разность показаний прибора для датчиков, ориентированных в кольцевом направлении (нечетные);

Выводы:

 В результате проведенных расчетов определили меридиональные и кольцевые напряжения, на основании чего можно утверждать, что они постоянны (не зависят от положения сечения на оболочке). В соответствии с безмоментной теорией они равномерно распределены по толщине стенки оболочки.

При изгибе колонны возникают меридиональные и касательные напряжения, в виду их малости пренебрегаем. Напряжения от изгибающего момента по сечению колонны распределяются по линейному закону и достигают наибольшей по абсолютной величине значений на её нагруженной поверхности.. На наветренной стороне эти напряжения растягивающие, а на подветренной - сжимающие.

Нагрузки

p,Q=0

Р= 2,9 МПа; Q1 = 0 КН; Q2 = 0 КН

Р= 2,9 МПа; Q1 = 1,2 КН; Q2 = 1,2 КН

Р= 0 МПа; Q1 = 1,2 КН; Q2 = 1,2 КН

Сечение

№ датчика на стороне

Показания прибора и их разность

Напряжения, МПа теория/эксп.

Показания прибора и их разн.

Показания прибора и их разн.

Показания прибора и их разн.

Показания прибора и их разн.

Корд.X

наветренн

подветр.

По

П

Δ

мерид.

кольц.

эквив.

П

Δ

мерид.

кольц.

эквив.

П

Δ

мерид.

кольц.

эквив.

1

0,12

13

4657

4657

0

19,0313

38,1

19,03

4657

4668

11

37,72

38,1

0,342

4657

4666

9

18,69

14

4593

4594

1

1,0989

0,33

0,769

4593

4592

-1

2,527

11,8

9,231

4593

4592

-1

1,868

19

4769

4770

1

19,0313

38,1

19,03

4769

4763

-6

0,342

38,1

37,72

4769

4764

-5

-18,7

20

4745

4746

1

1,42857

1,43

0

4745

4749

4

2,418

-5,27

7,692

4745

4750

5

3,846

2

0,6

11

4805

4815

10

19,0313

38,1

19,03

4805

4820

15

29,64

38,1

8,424

4805

4811

6

10,61

12

4742

4779

37

43,956

23,2

20,77

4742

4777

35

43,41

28

15,38

4742

4743

1

3,077

3

0,8

9

5172

5184

12

19,0313

38,1

19,03

5172

5191

19

27,11

38,1

10,95

5172

5192

20

8,082

10

4812

4846

34

41,3187

24,4

16,92

4812

4849

37

46,92

33,1

13,85

4812

4813

1

7,692

17

4983

4994

11

19,0313

38,1

19,03

4983

5022

39

10,95

38,1

27,11

4983

4992

9

-8,08

18

4822

4856

34

40,989

23,3

17,69

4822

4865

43

60,11

57

3,077

4822

4832

10

13,96

4

1,1

7

5168

5164

-4

19,0313

38,1

19,03

5168

5170

2

24,59

38,1

13,48

5168

5162

-6

5,556

8

5046

5068

22

22,8571

2,86

20

5046

5073

27

30,33

11,1

19,23

5046

5045

-1

-3,08

5

1,41

5

5394

5407

13

19,0313

38,1

19,03

5394

5416

22

21,98

38,1

16,08

5394

5407

13

2,946

6

5200

5241

41

49,3407

27,8

21,54

5200

5246

46

57,8

39,3

18,46

5200

5211

11

16,37

15

5145

5156

11

19,0313

38,1

19,03

5145

5152

7

16,08

38,1

21,98

5145

5149

4

-2,95

16

5056

5096

40

47,5824

25,3

22,31

5056

5095

39

45,16

20,5

24,62

5056

5062

6

7,912

6

1,7

3

5635

5647

12

19,0313

38,1

19,03

5635

5651

16

19,54

38,1

18,53

5635

5649

14

0,505

4

5651

5684

33

40,2198

24,1

16,15

5651

5685

34

42,64

28,8

13,85

5651

5661

10

15,6

7

2

1

5599

5614

15

19,0313

38,1

19,03

5599

5619

20

19,03

38,1

19,03

5599

5613

14

0

2

5661

5695

34

42,3077

27,7

14,62

5661

5701

40

50,55

35,2

15,38

5661

5675

14

20


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15093. Сәбит Мұқановтың поэзиясы 45 KB
  Сәбит Мұқанов 1900-1973 Сәбит Мұқанов қазақтың әйгілі жазушысы қазақ әдебиетінің көрнекті қайраткері Қазақ КСР Ғылым академиясының академигі. Оның есімін жалпы қазақ оқырманына кеңінен танытқан Сұлушаш дастаны Адасқандар романы осы кезде өмірге келді. Осыларғ...
15094. Сәкен Сейфуллиннің Көкшетау поэмасын оқыту 36 KB
  Сәкен Сейфуллиннің Көкшетау поэмасын оқыту Ғ.А. Қазанбаева №136 орта мектеп Алматы қаласы Тақырыбы: Сәкен Сейфуллин. Көкшетау поэмасының мазмұны мен идеясы. Мақсаты: а білімділік: Поэманың мазмұнын қайталай отырып жазылу тарихына көтерге...
15095. Сәкен Сейфуллиннің поэзиясы 62.5 KB
  Жаңа тұрмыс жырлары Сәкен Сейфуллинннің поэзиясы Жиырмасыншы жылдары қоғамдық өмірде болған түбегейлі өзгерістер жаңа заман дамуының қарқындылығы тарихи оқиғалардың жедел ауысып отыруы Сәкен поэзиясында сол дәуір бейнесін берерлік екінші образ жүйрік пойыз...
15096. Түркі халықтарының жазба ескерткіші және оның көздері 70.5 KB
  ТҮРКІ ХАЛЫҚТАРЫНЫҢ ЖАЗБА ЕСКЕРТКІШІ ЖӘНЕ ОНЫҢ КӨЗДЕРІ С. Тәжіғұлова Ғ. Мұратбаев атындағы № 17 орта мектеп Тараз қ. Әрбір дәуірдің елеулі кезеңді оқиғаларын заманының белгілі ақынжазушылары дастанжырларға ойшылдары тарихшежіреге айналдыры
15097. У.Шекспир және Д.Дефо шығармашылығы 50.5 KB
  Ағылшын әдебиеті Уильям Шекспир 1564 1616 Ағылшынның әлемге аты әйгілі драматургы әрі ақыны Уильям Шекспир 1564 жылы 23 сәуірде Эйвон өзенінің бойындағы Стратфорд деген кішкентай қалада дүниеге келген. Оның әкесі айтарлықтай ауқатты қала тұрғыны еді саудаг
15098. Ұлт-азаттық көтерілістері туралы Қытай қазақтарының тарихи жырлар 197 KB
  ӘОЖ 398.21/22943.42510 Қолжазба құқығында АЯЗБАЕВА ҰЛБОСЫН БАЗАРХАНҚЫЗЫ ҰЛТАЗАТТЫҚ КӨТЕРІЛІСІ ТУРАЛЫ ТАРИХИ ЖЫРЛАР Қытайдағы қазақтардың ХІХ ғасырдың екінші және ХХ ғасырдың бірінші жартысында туған тар...
15099. Файзолла ақын және Алаш қоғамдық саяси қозғалысы 72 KB
  Айбек ҚАЛИЕВ Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті қазақ әдебиеті кафедрасының аға оқытушысы филология ғылымдарының кандидаты ФАЙЗОЛЛА АҚЫН ЖӘНЕ АЛАШ ҚАЙРАТКЕРЛЕРІ Қазақ әдебиетінің тарихындағы ақтаңдақ беттердің бірі ХІХ ғасырдың соңы мен ХХ ғ
15100. Фолклористикадағы миф 38.5 KB
  ФОЛКЛОРИСТИКАДАҒЫ МИФ ОНДАҒЫ ФЕТИШИЗМ МЕН АНИМИЗМ ТАБУ НАНЫМСЕНІМ МӘСЕЛЕЛЕРІ М. Иманғазинов Б. Есімбекова І. Жансүгіров атындағы Жетісу мемлекеттік университеті Талдықорған қ. Ы. Алтынсарин атындағы Қазақ білім академиясы Алматы қ. Мелеагр жөніндегі а...
15101. Француз романтизмі 50 KB
  ХІХ ғасырдағы шетел әдебиетінің тарихы Романтизм дәуірі Француз романтизмі Франциядағы романтизм тағдырының өзіндік ерекшелігі аталмыш жалпыеур