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

83887. Ваготомия и пилоропластика. Показания, техника выполнения 50.11 KB
  Показания: осложненные формы язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и пилорического отдела желудка сопровождающиеся пенетраиией. Селективная проксимальная ваготомня пересекаются веточки блуждающих нервов идущие только к телу и дну желудка. Ветви блуждающих нервов иннервирующие антральный отдел желудка и пилорус ветвь Латерже. Ветвь Латерже считают чисто двигательной которая регулирует моторику пилорического сфинктера желудка.
83888. Гастростомия. Показания, техника выполнения операции по Витцелю 49.58 KB
  Гастростомия наложение искусственного свища желудка. Показания: ранения свищи ожоги и рубцовые сужения пищевода неоперабельный рак глотки пищевода кардиального отдела желудка. как правило самостоятельно закрываются после удаления трубки: губовидные свищи искусственный вход формируют из стенки желудка способ Топровера: являются постоянными. трансректальная левосторонняя послойная лапаротомия длиной 1012 см от реберной дуги вниз; выведение в рану передней стенки желудка на которую между малой и большой кривизнами по длинной оси...
83889. Особенности резекции желудка при язве. Реконструкция по Бильрот I. Реконструкция по Бильрот II. Техника выполнения 51.31 KB
  Этапы резекции желудка 1.Мобилизация скелетирование удаляемой части желудка пересечение сосудов желудка по малой и большой кривизне между лигатурами на протяжении участка резекции. Отсечение lig gstrocolicum от желудка следует начинать со средней трети большой кривизны.
83890. Особенности резекции желудка при раке. Реконструкция Бильрот II в модификации Гофмейстера – Финстерера. Техника выполнения, возможные осложнения и их профилактика 52.32 KB
  Этапы резекции желудка. Мобилизация скелетирование удаляемой части желудка пересечение сосудов желудка по малой и большой кривизне между лигатурами на протяжении участка резекции. После вскрытия брюшной полости производят тщательную ревизию ее определяя локализацию и степень поражения опухолью стенки желудка окружающих органов и тканей устанавливают степень поражения лимфатических узлов малого и большого сальника корня брыжейки забрюшинных лимфатических узлов и т.
83891. Гастрэктомия и резекция желудка по Ру. Показания, техника выполнения 48.63 KB
  Гастрэктомия хирургическое вмешательство подразумевающее тотальное полное удаление желудка с наложением пищеводнокишечного соустья анастомоза. Основным показанием к операции является рак желудка. На связки желудка накладываются зажимы питающие его сосуды лигируются.
83892. Принципы и техника наложения кишечного шва. Классификация кишечных швов 50.62 KB
  Сквозные швы являются инфицированными грязными. Швы не проходящие через слизистую оболочку называют неинфицированными чистыми. В зависимости от рядности кишечных швов однорядные швы Матешука нить проходит через края серозной мышечной оболочек и подслнзнстой основы без захвата слизистой оболочки что обеспечивает хорошую адаптацию краев и надежное погружение в просвет кишки слизистой оболочки без дополнительной ее травматизации: двухрядные швы Альберта используется в качестве первого ряда сквозной шов. поверх которого...
83893. Техника выполнения резекции тонкой кишки. Анастомоз по типу «конец в конец» 49.79 KB
  Техника выполнения резекции тонкой кишки Мобилизация резецируемого участка перевязка сосудов и пересечение брыжейки удаляемого сегмента. В зависимости от способа мобилизации выделяют прямую и клиновидную резекции тонкой кишки. Резекция кишки наложение эластических и раздавливающих кишечных зажимов по линии предполагаемого разреза в косом направлении для наложения энтероанастомоза конец в конец и рассечение органа между ними удаляя больше тканей на свободном противобрыжеечном крае кишки в настоящее время для уменьшения...
83894. Техника выполнения резекции тонкой кишки. Анастомоз по типу «бок в бок» 50.15 KB
  Техника выполнения резекции тонкой кишки. В зависимости от способа мобилизации выделяют прямую и клиновидную резекции тонкой кишки.Резекция кишки наложение эластических и раздавливающих кишечных зажимов по линии предполагаемого разреза в косом направлении для наложения энтероанастомоза конец в конец и рассечение органа между ними удаляя больше тканей на свободном противобрыжеечном крае кишки в настоящее время для уменьшения травматизации кишки зажимы не применяются а используются швыдержачки.
83895. Хирургическая анатомия тонкой кишки. Отделы, особенности кровоснабжения. Брыжеечные синусы 52 KB
  Отделы тонкой кишки: двенадцатиперстная кишка рассматривалась выше; тощая кишка; подвздошная кишка. Между листками брюшины по мезентериальному краю выделяют так называемое внебрюшинное поле re nud вдоль которого в стенку кишки вступают прямые артерии а из нее выходят прямые вены и экс траорганные лимфатические сосуды. Скелетотопия: корень брыжейки тонкой кишки начинается от L2 позвонка и опускается слева направо до крестцово подвздошного сустава пересекая горизонтальную часть двенадцатиперстной кишки аорту нижнюю полую вену...