---

Черт. 7

Чертеж 8 исключен

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6.3. Значения А и В в МПа определяют по табл. 3.

Таблица 3

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6.4. Коэффициенты запаса прочности по числу циклов n_N= 10, по напряжениям n_σ = 2.

6.5. В случае соединения сталей с разными механическими характеристиками определяющей является сталь, дающая меньшие значения [σ_А] и [N].

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНЫХ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Ниже приведены расчетные зависимости для определения наибольших упругих напряжений из условия напряженного состояния краевого эффекта в зонах сопряжения элементов сосудов и аппаратов. Зависимости получены методом строительной механики (метод сил) с использованием результатов и основных соотношений теории тонкостенных оболочек вращения и прикладной теории упругости. Зависимости получены для некоторых наиболее типичных узлов, когда сосуд или аппарат находится под действием внешних нагрузок (давление, температура).

Приведенные расчетные зависимости не исключают возможности использования решений, полученных другими способами (и для других узлов и типов сопряжении элементов), содержащихся в специальной и справочной литературе.

1. Составные оболочки вращения под действием внутреннего давления

1.1. Наибольшие упругие напряжения, возникающие под действием внутреннего давления в узлах сопряжения элементов сосудов и аппаратов, составленных из оболочек вращения (табл. 1), определяют следующими вычислениями:

а) определение вспомогательных безразмерных величин

_{где i = 1; 2;}

a₁₁= f₁ + εδ³f₂; a = - (1- εδ⁴);

Таблица 1

Различные типы сопряжения оболочек

_{Δ = a11a22 - a²;}

b₁ = -u₁ + εδ²u₂ + f₁q₀₁ + εδ³f₂q₀₂;

b₂ = -υ₁ + εδ²υ ₂ - q₀₁ + εδ⁴q₀₂;

Величины f₁, u₁, υ₁ и q₀₁ (i = l; 2) в приведенных выражениях определяют по табл. 2.

Таблица 2

Сопровождающие функции и безразмерные распорные усилия для оболочек вращения

Примечание. Знак «+» в выражении для q₀₁ соответствует верхнему положению полюса оболочки (табл. 1 настоящего приложения);

(Измененная редакция, Изм. № 1).

б) вычисление краевого усилия Q₀₁ и изгибающего момента М₀ (черт. 1 настоящего приложения;

_;

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

_;

_,

где η_х = η_φ = 1 - для цилиндрической оболочки;

_{- для конической оболочки;}

_{- для сферической оболочки;}

_{- для эллипсоидальной оболочки.}

Знак «+» в выражениях для напряжений относится к внешней поверхности оболочки.

1.2. Наибольшие упругие напряжения, возникающие при действии внутреннего давления в узлах сопряжения обечаек сосудов и аппаратов через распорное кольцо (черт. 2), определяют следующими вычислениями:

а) определение вспомогательных величин и коэффициентов

_;

_{; (i = 1; 2)}

_;

_;

_;

_;

_;

_;

Остальные параметры определяют по п. 1.1, а.

б) вычисление краевых усилий Q_i и моментов M_i

Схемы пересечения оболочек вращения различной ориентации

Черт. 1

Схемы сопряжения оболочек через кольцо жесткости

Черт. 2

в) вычисление упругих напряжений в крайних волокнах обечаек по линиям их сопряжения с распорным кольцом

_;

_.

Значения коэффициентов η и η_φ принимают по п. 1.1.

l.3. Наибольшие упругие напряжения, возникающие по действием внутреннего давления в узле сопряжения оболочки вращения с плоским днищем (черт. 3), определяют следующими вычислениями:

Схема сопряжения оболочки с плоским днищем

Черт. 3

а) определение вспомогательных безразмерных величин

_;

_;

_.

Значения u₂, f₂, ν₂ 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

Θ₁> 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

(Измененная редакция, Изм. № 1).

В этих выражениях обозначены

_.

Эскиз соединения конуса с цилиндром через тороидальную отбортовку

Черт. 4

Функцию Ф(λ₁) определяют соотношением

_.

Значения аргументов λ₁ 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

_.

2. 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

a₁₁= f₁ + εδ³f₂;

a₁₂= -(1 - εδ⁴); _;

Δ = a₁₁a₂₂ - a₁₂²;

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 f₁ 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