OBSAH PREDHOVOR 9 1 ÚVOD 11 2 PEVNOSTNÉ, LOMOVÉ A DEFORMAČNÉ VLASTNOSTI MATERIÁLOV TLAKOVÝCH SÚSTAV

Transkript

1 TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH, STROJNÍCKA FAKULTA Katedra aplikovanej mechaniky a mechatroniky OBSAH PREDHOVOR 9 1 ÚVOD CIELE A METÓDY PEVNOSTNÝCH VÝPOČTOV A OVERENIE PODMIENOK SPOĽAHLIVOSTI 1.2 VÝPOČTOVÉ MODELY V PEVNOSTNÝCH VÝPOČTOCH PRI ZOHĽADNENÍ MEDZNÝCH STAVOV PEVNOSTNÉ, LOMOVÉ A DEFORMAČNÉ VLASTNOSTI MATERIÁLOV TLAKOVÝCH SÚSTAV 2.1 MECHANICKÉ VLASTNOSTI PRI STATICKEJ SKÚŠKE ŤAHOM DIAGRAM SKUTOČNEJ ZÁVISLOSTI NAPÄTIE DEFORMÁCIA DEFORMAČNÉ CHARAKTERISTIKY MATERIÁLOV LOM PRI SKÚŠKE ŤAHOM MECHANICKÉ VLASTNOSTI PRI NAMÁHANÍ JEDNOOSOVÝM TLAKOM MECHANIZMUS LOMU V REÁLNYCH KOVOCH Odolnosť proti krehkému porušeniu Skúška rázovej húževnatosti Skúška teploty nulovej húževnatosti NDT Skúška veľkých telies na ohyb pri ráze DWTT Skúška teploty zastavenia trhliny podľa Robertsona DIAGRAM ANALÝZY PORUŠENIA KRITÉRIÁ ZALOŽENÉ NA PRECHODOVEJ TEPLOTE KRITÉRIÁ LOMOVEJ MECHANIKY SKÚŠKY ÚNAVOVEJ PEVNOSTI ZMENY MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ Zmeny mechanických vlastností od teploty Tečenie materiálu pri vysokých teplotách Vplyv deformačného spevnenia a starnutia Vplyv deformačnej rýchlosti Vplyv hrúbky steny a veľkosti súčiastky POŽIADAVKY NA MATERIÁLY URČENÉ NA PRVKY TLAKOVÝCH SÚSTAV 2.13 OCELE NA PRVKY TLAKOVÝCH ZARIADENÍ PREDCHÁDZANIE KREHKÉMU PORUŠENIU PRI NÍZKYCH TEPLOTÁCH

2 SPOĽAHLIVOSŤ PRVKOV TLAKOVÝCH SÚSTAV Obsah 3 ÚLOHY MATEMATICKEJ TEÓRIE PRUŽNOSTI, VYUŽITIE ENERGETICKÝCH PRINCÍPOV A NUMERICKÝCH METÓD PRI ICH RIEŠENÍ 3.1 NAPÄTOSŤ POSUVY A DEFORMÁCIE PODMIENKY KOMPATIBILITY SPOJITOSŤ TELESA STATICKÉ DIFERENCIÁLNE ROVNICE ROVNOVÁHY Diferenciálne rovnice rovnováhy v pravouhlých súradniciach Diferenciálne rovnice rovnováhy vo valcových súradniciach Diferenciálne rovnice rovnováhy v guľových súradniciach Statické diferenciálne rovnice rovnováhy pre rovinnú napätosť FYZIKÁLNE ROVNICE Zohľadnenie vplyvu teploty Hookeov zákon pre rovinnú napätosť Hookeov zákon pre rovinnú deformáciu ZÁKLADNÉ METÓDY RIEŠENIA ÚLOH MATEMATICKEJ TEÓRIE PRUŽNOSTI Okrajové podmienky Statické okrajové podmienky Geometrické okrajové podmienky Postupy riešenia úloh matematickej teórie pružnosti Riešenie prostredníctvom zložiek posuvov Riešenie prostredníctvom zložiek tenzora napätosti Riešenie využitím funkcie napätia ROVINNÉ ÚLOHY TEÓRIE PRUŽNOSTI Riešenie v zložkách napätia Riešenie v zložkách posuvov Riešenie rovinnej úlohy pomocou funkcie napätia UPLATNENIE ENERGETICKÝCH PRINCÍPOV PRI RIEŠENÍ ÚLOH MATEMATICKEJ TEÓRIE PRUŽNOSTI Potenciálna energia pre jednoosovú napätosť Potenciálna energia napätosti pre čistý šmyk Merná energia napätosti pre trojosovú napätosť Merná energia napätosti pre zmenu objemu a tvaru Zovšeobecnené súradnice a princíp virtuálnych prác

3 TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH, STROJNÍCKA FAKULTA Katedra aplikovanej mechaniky a mechatroniky Castiglianove vety Veta o minime celkovej potenciálnej energie Princíp superpozície, Bettiho veta a Mawellove vety NUMERICKÉ METÓDY V PEVNOSTNÝCH A TUHOSTNÝCH VÝPOČTOCH Metóda sietí (diferenčná metóda) Priama deformačná metóda Metóda konečných prvkov Vybrané typy prvkov Izoparametrické prvky Numerická integrácia Metódy riešenia rovníc v MKP Chyby riešenia Metóda hraničných prvkov Stručné opisy najrozšírenejších programových produktov HRUBOSTENNÉ VALCOVÉ NÁDOBY NAPÄTOSŤ V HRUBOSTENNÝCH VALCOVÝCH NÁDOBÁCH PODMIENKY PEVNOSTI HRUBOSTENNÝCH VALCOVÝCH NÁDOB DEFORMÁCIA PLÁŠŤA VALCOVEJ NÁDOBY NALISOVANÉ NÁDOBY DOSKOVÉ A ŠKRUPINOVÉ KONŠTRUKČNÉ PRVKY TLAKOVÝCH SÚSTAV 5.1 DOSKY Kirchhoffove obdĺžnikové dosky Kruhové Kirchhoffove dosky Výpočet tenkých dosiek TENKOSTENNÉ ŠKRUPINY Bezmomentová teória rotačných škrupín Výpočet deformácií bezmomentovou teóriou rotačných škrupín Momentová teória rotačných škrupín Namáhanie a deformácia valcovej rotačnej škrupiny s konštantnou hrúbkou steny, osovo symetricky zaťaženej, pri aplikácii momentovej teorie 252 5

4 SPOĽAHLIVOSŤ PRVKOV TLAKOVÝCH SÚSTAV Obsah 6 STABILITA A KMITANIE KONŠTRUKČNÝCH PRVKOV TLAKOVÝCH SÚSTAV 6.1 STABILITA NOSNÝCH PRVKOV Určenie straty stability kruhových prstencov Stabilita dosiek Stabilita obdĺžnikových dosiek konštantnej hrúbky Stabilita kruhových a medzikruhových dosiek konštantnej hrúbky Stabilita škrupín Stabilita rotačných valcových škrupín Stabilita rotačných kužeľovývh škrupn Stabilita guľových škrupín KMITANIE DOSIEK A ŠKRUPÍN Klasifikácia mechanických kmitov Voľné kmitanie obdĺžnikových dosiek konštantnej hrúbky Voľné kmitanie kruhových a medzikruhových dosiek konštantnej hrúbky Voľné kmitanie škrupín Valcové škrupiny konštantnej hrúbky Guľové škrupiny konštantnej hrúbky Rotačné kužeľové škrupiny konštantnej hrúbky NAVRHOVANIE TLAKOVÝCH NÁDOB PODĽA STN EN ZÁKLADNÉ KRITÉRIÁ NAVRHOVANIA Korózia, erózia a ochrana prvkov tlakových nádob Prípady zaťažovania Klasifikácia prípadov zaťaženia Spôsoby porušenia, tlakové a teplotné parametre Metódy navrhovania Výpočty hrúbky podľa vzorcov (DBF) Súčiniteľ spoja Návrhové požiadavky na zvarové spoje MAXIMÁLNE DOVOLENÉ HODNOTY NOMINÁLNEHO NÁVRHOVÉHO NAPÄTIA PRE TLAKOVÉ ČASTI Všeobecné poznámky

5 TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH, STROJNÍCKA FAKULTA Katedra aplikovanej mechaniky a mechatroniky Ocele (s výnimkou odliatkov), okrem austenitických ocelí uvedených v podkapitolách a s minimálnou ťažnosťou pod 30% Alternatívny spôsob pre ocele (okrem odliatkov), iné ako sú austenitické ocele podľa podkapitol a s minimálnou ťažnosťou nižšou ako 30% Austenitické ocele (okrem odliatkov) s minimálnou ťažnosťou 30% až 35% Austenitické ocele (okrem odliatkov) s minimálnou ťažnosťou väčšou ako 35% Ocele na odliatky ŠKRUPINY ZAŤAŽENÉ VNÚTORNÝM TLAKOM Špecifické termíny, definície, symboly a skratky Valcové a guľové plášte Valcové plášte Guľové plášte Klenuté dná Polguľové dná Torosférické dná Eliptické dná Kužeľové plášte a kužeľové dná Špecifické symboly a skratky Kužeľové plášte Styk medzi veľkým priemerom kužeľa a valcom bez zaoblenia Styk medzi veľkým priemerom kužeľa a valcom so zaoblením Styk medzi malým priemerom kužeľa a valcom Šikmé kužele ŠKRUPINY ZAŤAŽENÉ VONKAJŠÍM TLAKOM Špecifické termíny, definície, symboly a skratky Všeobecné poznámky Valcové plášte Hranice kruhovitosti Nevystužené valce Vystužené valce Nevystužená dĺžka Navrhovanie výstuh Zošúverenie medzi výstuhami Vyhrievacie/ochladzovacie kanály

6 SPOĽAHLIVOSŤ PRVKOV TLAKOVÝCH SÚSTAV Obsah Navrhovanie ľahkých výstuh Navrhovanie masívnych výstuh Zošúverenie výstuhy Kužeľový plášť Všeobecné poznámky, dodatočné označenia špecifické pre kužele Zošúverenie medzi výstuhami Celkové zošúverenie kužeľového plášťa a rozstup výstuh Priesečníky kužeľa a valca Guľové plášte Dná nádob Polguľové dná Torosférické dná Eliptické dná RIEŠENIE VYBRANÝCH ÚLOH PRAXE Z OBLASTI TLAKOVÝCH NÁDOB 8.1 ANALÝZA PRÍČIN HAVÁRIE AKUMULAČNEJ NÁDRŽE Charakteristika nádrže a opis jej stavu po havárii Stanovenie postupu riešenia Vplyv imperfekcií konštrukcie nádrže na napätosť Pevnostný výpočet plášťa a dna nádoby Posúdenie stability strechy akumulačnej nádrže Experimentálna analýza napäťových pomerov plášťa a strechy neporušenej nádrže Závery vyplývajúce z predchádzajúcej analýzy ANALÝZA NAPÄTOSTI V TELESE TRANSPORTNÉHO KONTAJNERA Stručný opis transportného kontajnera a jeho modelu Výpočtové overenie pevnosti kontajnera pri namáhaní vnútorným pretlakom Experimentálne overenie pevnosti kontajnera Skúška vnútorným pretlakom Skúška vonkajším pretlakom Závery vyplývajúce z predchádzajúcej analýzy LITERATÚRA 381 8