Схема сопряжения оболочки с плоским днищем

Черт. 3

а) определение вспомогательных безразмерных величин

;

;

.

Значения u₂, f ₂, n₂ и q₀₂ определяют по табл. 2 настоящего приложения;

б) вычисление краевого усилия Q₀ и момента M₀

;

в) вычисление напряжений в крайних волокнах оболочки

;

.

Значения коэффициентов η_х и η_φ определяют согласно п. 1.1, в.

Расчетные зависимости справедливы при выполнении следующих условий:

1) угловая меридиональная координата края сферической или эллипсоидальной оболочки

Θ_i > 15°;

2) - для сферической, цилиндрической и эллипсоидальной оболочек;

- для конической оболочки;

3) ,

где h_к и b_к - размеры поперечного сечения распорного кольца (см. черт 2).

Кроме того, должны удовлетворяться условия, позволяющие считать оболочки достаточно длинными (табл. 3).

1.4. Соединение конического днища через тороидальную вставку с цилиндрической обечайкой сосуда или аппарата (черт 4).

Напряжения в тороидальной вставке (сечение Θ = Θ₀)

.

Напряжения в сварном соединении вставки с цилиндром

.

Напряжения в сварном соединении вставки с конусом

.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Таблица 3

Условия «длинности» для оболочек вращения

Оболочка	Условие «длинности»	Погрешность расчета, %

(Измененная редакция, Изм. № 1).

В этих выражениях обозначены

.

Эскиз соединения конуса с цилиндром через тороидальную отбортовку

Черт. 4

Функцию Ф (λ_i) определяют соотношением

.

Значения аргументов λ _i равны

.

Окружные радиусы кривизны в соответствующих сечениях равны

R₂ = 0,5(D + s₂),

где r₀ - радиус отбортовки;

Δ₁, Δ₂ - длины прямолинейных участков тороидальной вставки, примыкающих к обечайкам.

Расчетные зависимости применимы при выполнении условий

.

Составные оболочки вращения при воздействии температуры

2.1. Наибольшие упругие напряжения при непосредственном сопряжении обечаек, разнородных по термомеханическим свойствам (например, из углеродистых и аустенитных сталей), определяют следующими вычислениями

а) определение вспомогательных величин

a ₁₁ = f ₁+ εδ³ f ₂;

a ₁₂ = -(1 - εδ⁴); ;

;

б) вычисление краевого усилия Q₀ и момента M₀

в) вычисление напряжений в крайних волокнах обечаек по линии их сопряжения

;

.

В приведенных соотношениях знак «+» относится к наружной поверхности обечайки. Кроме того, в зависимости от индекса (i = 1; 2) обечайки f_i выбирают по табл. 2.

Отсчет температуры стенки обечайки при определении температурных напряжений ведут от начальной температуры или температуры при монтаже сосуда или аппарата. Модули упругости Е₁, Е₂ и коэффициенты температурного удлинения α₁, α₂ материалов для каждой из сталей принимают постоянными в пределах рассматриваемого интервала, температур по гарантированным справочным данным. При отсутствии последних для приближенных расчетов можно использовать зависимости, представленные на черт. 5 настоящего приложения.

2.2. Наибольшие упругие напряжения при сопряжении разнородных по термомеханическим свойствам обечаек через распорное кольцо определяют следующей последовательностью вычислений:

а) определение вспомогательных величин

;

;

;

;

Зависимость модуля упругости* и коэффициента линейного расширения от температуры

_____________

* Значения модуля упругости Е взяты в соответствии с ГОСТ 14249-80.

1 - легированные стали; 2 - углеродистые.

Черт. 5

б) вычисление краевых усилий Q _i и моментов M_i (i = 1; 2)

в) вычисление напряжений в крайних волокнах обечаек по линии их сопряжения с распорным кольцом (i= 1, 2)

Расчетные зависимости данного раздела справедливы при выполнении условий п. 1.3 настоящего приложения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ТЕРМИНЫ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Термин	Обозначение
Характеристика материала, МПа (кгс/см^2)	А
Коэффициенты	A11, A12, А22, А* а, а11, a12, а22
Характеристика материала, МПа (кгс/см^2)	В
Ширина распорного кольца, мм (см)	bк
Коэффициенты	B1, B2, Вк b, b1, b2 С* со
Сумма прибавок к расчетной толщине стенки обечайки, мм (см)	с
Диаметр сосуда, мм (см)	D
Модуль продольной упругости материалов при расчетной температуре МПа (кгс/см^2)	Е, Е1, E2, Ек
Площадь поперечного сечения распорного кольца, мм^2 (см^2)	Fк
Допускаемое растягивающее или сжимающее усилие, Н (кгс)	[F]
Размах колебаний усилия, Н (кгс)	ΔFj
Сопровождающие функции	fi (i = 1, 2)
Нагрузка j-го вида (давление, момент, усилие и др. или их совместное воздействие)	Hj
Размах нагрузки	ΔHj
Толщина плоского днища, мм (см)	h
Плечи краевых поперечных сил, мм (см)	h0, hi (i = 1, 2)
Толщина распорного кольца, мм (см)	hк
Момент инерции поперечного сечения распорного кольца, мм^4 (см^4)	Iк
Индекс оболочки	i
Индекс для обозначения одинаковых (одного типа) циклов нагружения	j
Эффективный коэффициент концентрации напряжений	Kσ
Длина цилиндрической оболочки вдоль образующей, мм (см)	L
Расстояние от полюса конической оболочки до ее краев, мм (см)	l1, l2
Краевой изгибающий момент, Н мм/мм (кгс см/см)	M0, Mi (i = 1, 2)
Допускаемый изгибающий момент, Н мм (кгс см)	[M]
Размах колебания изгибающего момента, Н мм (кгс см)	ΔMj
Безразмерное краевое усилие	т0
Число циклов нагружения	N1
Допускаемое число циклов нагружения	[Nj]
Число циклов нагружения давлением	Np
Допускаемое число циклов нагружения давлением	[Np]
Коэффициент запаса прочности по числу циклов	nN
Коэффициент запаса прочности по напряжениям	nσ
Расчетное давление в сосуде в состоянии эксплуатации или испытания, МПа (кгс/см^2); если абсолютное давление больше атмосферного, то р > 0, если абсолютное давление меньше атмосферного, (вакуум), то р < 0	р
Допускаемое внутреннее избыточное или наружное давление, МПа (кгс/см^2)	[р]
Размах колебания рабочего давления. МПа (кгс/см^2)	Δpj
Краевая поперечная сила, Н/мм (кгс/см)	Q0, Q0i, Qi (i = 1, 2)
Коэффициент чувствительности к концентрации напряжений	q
Безразмерное краевое усилие	q0
Безразмерные распорные усилия	q0i (i = 1, 2)
Средний радиус распорного кольца, мм (см)	Rк
Радиус сопряжения оболочек, мм (см)	R0
Средние радиусы сопрягаемых оболочек, мм (см)	R1, R2
Средний радиус тороидальной отбортовки, мм (см)	r0
Толщина стенки тороидальной отбортовки, мм (см)	s0
Исполнительные толщины стенок оболочек, мм (см)	si (i = 1, 2)
Размах колебания разности температур двух соседних точек стенки сосуда, °С	ΔTTj
Размах колебания расчетной температуры в месте соединения двух материалов с различными коэффициентами линейного расширения, °С	ΔTαj
Расчетные температуры, °С	t, tк,t i (i = 1, 2)
Коэффициент линейного суммирования повреждений	U
Сопровождающие функции	ui (i = 1, 2)
Температурные коэффициенты линейного расширения материалов, 1/°С	a, a1, a2
Половина угла раствора при вершине конической обечайки,...°	β, βi (i = 1, 2)
Безразмерный параметр	ν
Коэффициент	Δ δ
Безразмерные параметры	ε, εк
Коэффициент, учитывающий местные напряжения	η
Безразмерные параметры	ηi (i = 1, 2)
Характеристические функции обечайки	ηх, ηφ
Угловая меридиональная координата сферической оболочки,....°	Θ, Θ0, Θi (i = 1, 2)
Сопровождающие функции	υi (i = 1, 2)
Аргументы сопровождающей, функции Ф	λi (i = 1, 2)
Коэффициент поперечной деформации материала	μ
Коэффициент, учитывающий тип сварного соединения	ξ
Безразмерные параметры	ρк, ρi (i = 1, 2)
Амплитуда напряжений, МПа, (кгс/см^2)	σА
Предел текучести материала при 20 °С, МПа (кгс/см^2)	σт20
Временное сопротивление материала при 20 °С, МПа (кгс/см^2)	σв20
Предел выносливости при изгибе для 10^6 циклов, МПа (кгс/см^2)	σс0
Суммарное меридиональное напряжение, МПа (кгс/см^2)	σх, σхi (i = 1, 2)
Суммарное кольцевое напряжение, МПа (кгс/см^2)	σφ, σφi (i = 1, 2)
Допускаемое напряжение материала элемента сосуда при расчетной температуре, МПа (кгс/см^2)	[σ]
Допускаемая амплитуда напряжений, МПа (кгс/см^2)	[σA]
Размах напряжений, МПа (кгс/см^2)	Δσ Δτ
Сопровождающая функция	Ф
Безразмерные параметры	Ф1, Ф2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Условия применения расчетных формул. 1 2. Циклы нагружения. 2 3. Условия проверки на малоцикловую усталость. 2 4. Упрощенный расчет на малоцикловую усталость. 5 5. Уточненный расчет на малоцикловую усталость. 6 6. Определение допускаемой амплитуды напряжений и допускаемого числа циклов нагружения 10 Приложение 1 Определение условных упругих напряжений. 12 Приложение 2 Термины и их обозначения. 24

Текст соответствует оригиналу