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

37562. ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМ ФИЛОСОФИИ ИСТОРИИ в курсах «Философии» и «Культурологии» 212.5 KB
  ИЗУЧЕНИЕ ПРОБЛЕМ ФИЛОСОФИИ ИСТОРИИ в курсах Философии и Культурологии Учебнометодическое пособие для студентовзаочников Петрозаводск 2001 Учебнометодическое пособие Изучение проблем философии истории в курсах Философии и Культурологии рассмотрено и одобрено на заседаниях секции гуманитарных дисциплин 25 мая 2001 года и научнометодического совета Карельского филиала СЗАГС 29 мая 2001 года. 3 Распределение материала философии истории по курсам Философии и Культурологии . Содержание...
37563. СПЕЦПИТАННЯ ФІЛОСОФІЇ 953.5 KB
  Основні фції: 1 синтез знань і створення єдиної картини світу відповідної певному рівню розвитку науки культури та історичного досвіду; 2 обгрунтування виправдання і аналіз світогляду; 3 розробка загальної методології пізнання і діяльності людини в навколишньому світі.У цих рядках чудово те що походження пам'яті связиввется в них з походженням таких безперечно історичних прийомів поведінки як рахунок і писемність; ми побачимо дійсно що пам'ять сучасної людини є таким же продуктом його культурного соціального розвитку як і його мова...
37564. ОСНОВЫ ФИЛОСОФИИ НАУКИ 2.68 MB
  Фатхи ОСНОВЫФИЛОСОФИИ НАУКИ Учебное пособие для аспирантов OCR: В. К 55 Основы философии науки: Учебное пособие для аспирантов. Основное внимание уделено философскому анализу науки как специфической системы знания формы духовного производства и социального института. Рассмотрены общие закономерности развития науки ее генезис и история структура уровни и методология научного исследования актуальные проблемы философии науки роль науки в жизни человека и общества перспективы ее развития и ряд других проблем.
37565. ФИЛОСОФИЯ. Конспект лекций 383 KB
  Она принадлежит к тому природу чего мы все знаем лишь мысля их сами когда мы уже в философии. Строго говоря философии нельзя научить как нельзя научить поэзии или музыке. В философии как в искусстве свое ремесло навыки приемы что помогает а увидеть проблему там где ее не видят другие б не делать трагедии из факта сосуществования различных способов объяснения мира в терпеливо принимать инакомыслие другого г складно формулировать и выражать свои идеи д отслеживать ясность ума честность...
37566. ФОРМИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛИСТА В СИСТЕМЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ В ВУЗЕ 496 KB
  ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ ВУЗОВСКОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ И УЧАСТИЕ В НЕЙ СТУДЕНТОВ. реформа ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ ГЛАЗАМИ СТУДЕНТОВ И ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ. При всем многообразии форм и методов качественной профессиональной подготовки будущих специалистов одно из важнейших мест занимает привлечение студентов к общественному управлению вуза воспитания его активной нравственной позиции и политического сознания....
37567. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНВЕСТИЦИОННЫХ РЕСУРСОВ В ОБОРОННОМ КОМПЛЕКСЕ РОССИИ 588 KB
  Акционирование и приватизация предприятий оборонного комплекса: задачи принципы и результаты [4. Лизинг как форма инвестирования предприятий оборонного комплекса [4.; резкое снижение объемов бюджетного финансирования острая нехватка собственных и других инвестиционных средств; непродуманная и обвальная конверсия; поспешно проведенные акционирование и приватизация предприятий приведшие к разрыву технологических связей и потере мощностей оборонного комплекса;...
37568. Разработка основных биотехнологических процессов производства и системы управления качеством липидных косметических препаратов (на примере тоников для проблемной кожи) 893 KB
  Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является разработка биотехнологических процессов конструирования липидных тоников для ухода за воспаленной кожей и системы управления качеством их производства. Для достижения поставленной цели следовало решить следующие задачи: 1.На основе биомоделирования разработать рецептуру липидных тоников для ухода за кожей в домашних и профессиональных условиях...
37569. Методология управления финансами финансово-промышленных групп 1017 KB
  ФПГ как специфическая организационная форма предпринимательской деятельности [2. Современные тенденции создания и функционирования ФПГ за рубежом [2. Анализ российского опыта создания ФПГ. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ ФИНАНСАМИ ФПГ [3.
37570. МЕТОДОЛОГИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ФИНАНСОВО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРУПП 610.5 KB
  Цель работы состоит в теоретическом обосновании и разработке методологии применения статистических методов в управлении эффективностью функционирования финансово-промышленных групп в условиях переходной экономики.