Предельным состояниям
Как известно, расчет на прочность может выполняться по максимальным напряжениям или по предельным нагрузкам. В основу метода расчета по максимальным напряжениям положено предположение, что критерием надежности конструкции является напряжение, точнее — напряженное состояние в точке возникнсвения наибольшего напряжения. В основе метода расчета по 1редельным нагрузкам находится предельная нагрузка, которую может выдержать конструкция, не разрушаясь или не изменяя существенно свою форму. В основу расчета элементов котлов и некоторых аппаратов, работающих под давлением, Гос-гортехнадзором СССР положен принцип оценки прочности по предельным нагрузкам.
Конструкционный материал выбирают с учетом его технологических свойств, стоимости и других факторов. Допускаемое напряжение [о] при расчете по предельным нагрузкам сосудов, работающих при статических однократных нагрузках, определяется из следующих соотношений:
Выбор материала и допускаемого напряжения. Конструкционный материал выбирают с учетом его технологических свойств, дефицитности, стоимости и других факторов. Допускаемое напряжение [а] при расчете по предельным нагрузкам сосудов, работающих при статических однократных нагрузках, определяется из следующих соот-
Расчет на прочность может выполняться по максимальным напряжениям или по предельным нагрузкам.
В основу методов расчета элементов котлов, принятых в СССР, положен принцип оценки прочности по предельным нагрузкам. При этой методике расчета исходят из предпосылки о том, что опасными являются напряжения, которые вызывают
Применение такой методики позволяет обеспечить наилучшее использование свойств материала, но требует строгого соблюдения требований Правил Госгортех-надзора к материалам, из которых изготовь ляют котлы. При использовании методики расчета по предельным нагрузкам конструкции элементов котлов получаются менее металлоемкими, чем при расчете по предельным напряжениям.
В основу принятых в нормах методов расчета котельных деталей положен принцип оценки прочности по несущей способности (предельной нагрузке). Оценка прочности по предельной нагрузке, а не по наибольшим местным напряжениям (по наибольшим местным эквивалентным напряжениям — для случаев многоосного напряженного состояния) позволяет применить для деталей котлов, изготовляемых из материалов с достаточно высокой пластичностью и работающих при спокойных нагрузках, наиболее прогрессивный метод расчета, обеспечивающий наилучшее использование механических свойств материала с сохранением надежности детали при условии, что будут строго выполняться все требования к материалам, установленные в Правилах Госгортехнадзора по паровым котлам. Выполнение этих требований должно гарантировать прочность котельных деталей при наличии местных пластических деформаций, допускаемых принятым принципом расчета по предельным нагрузкам.
В современном машиностроении наметилась тенденция к понижению запасов прочности (для объектов новой техники в 1,5-2 раза по сравнению с указанными выше), в связи с чем в наиболее напрягаемых зонах (в том числе в местах конструктивной концентрации напряжений, наложения сварных швов, действия температурных напряжений) при действии эксплуатационных нагрузок возникают локальные или общие пластические деформации. В этих случаях изменение номинальных и местных напряжений при увеличении действующих нагрузок происходит непропорционально этим нагрузкам. В силу резкого снижения сопротивления материалов деформациям при переходе из упругой области в упругопластическую указанные выше эксплуатационные номинальные и местные напряжения увеличиваются на 5-15 % при возможном возрастании деформаций в 1,5-3 раза. Так как изменение напряжений оказывается сопоставимым в большом числе случаев с точностью задаваемых при проектировании исходных данных (усилий, температур), то инженерные расчеты прочности по номинальным или местным напряжениям становятся недостаточными. Поэтому возникает необходимость в проведении расчетов по предельным нагрузкам, учитывающим перераспределение напряжений за счет возникающих пластических деформаций. Однако используемые в практике инженерных расчетов запасы по предельным нагрузкам оказываются выше, чем по местным неупругим напряжениям, и сопоставимы с запасами по номинальным упругим напряжениям. Для этих случаев расчета перспективно применение деформационных критериев разрушения, т.е. расчетов по местным деформациям [1-8]. При этом запасы по мест-
ным упругопластическим деформациям будут выше, чем по местным и номинальным напряжениям, а также по предельным нагрузкам. Переход к расчетам по деформационным критериям прочности важен и тем, что в практике создания высоконагруженных машин и конструкций все шире применяют экспериментальные методы определения местных напряженно-деформированных состояний средствами тензометрии, голографии, интерферометрии. При этом непосредственно измеряют перемещения и деформации, пересчет которых в напряжения при упругопластическом деформировании может оказаться достаточно сложным.
Запасы прочности пт и пп принимают в пределах 1,2-2,0; пв и ивт — в пределах 1,7-2,5- Номинальные напряжения cr^ для этих значений запасов прочности рассчитывают в предположении упругого деформирования по формулам сопротивления материалов, теории пластин и оболочек. Расчеты по (1.257) и (1.258), как правило, выполняют для выбора основных размеров несущих сечений. При этом концентрация напряжений, остаточные и температурные напряжения не учитываются. Для отражения факторов, приводящих к возникновению местных пластических деформаций, расчеты прочности на стадии образования трещин по уравнениям (1.257) и (1.258) дополняют поверочными расчетами, которые наиболее целесообразно проводить в относительных напряжениях а - а / стт и деформациях ё = е/ет по предельным нагрузкам
где про , пео — запасы по предельным нагрузкам и местным деформациям; Р0,ёко — предельная нагрузка и деформация в зоне образования трещины; Рэ, ё^,ах — эксплуатационная нагрузка и максимальная местная деформация в элементе конструкции при эксплуатации. Предельные нагрузки Р0 вне зон концентрации напряжений рассчитывают в предположении упругого или упругопластического деформирования и используют при этом соответствующие интегральные уравнения равновесия и уравнения кривых деформирования типа (1.10)-(1.18). Наиболее распространены уравнения (1.11), (1.15) и (1.17), (1.18). Характеристики упрочнения т и ЕТ определяют экспериментально или расчетом по уравнениям (1.24) и (1.26). Указанные выше условия позволяют установить связь между максимальной деформацией ётах в наиболее нагруженной зоне и нагрузкой Р (кривые 1 на рис. 1.44). Количественно эта связь получается различной в зависимости от схемы нагружения (растяжение, изгиб,
Условные напряжения оа и аб сравниваются с допускаемым напряжением 1600 кгс/см2, принятым при проектировании стропильных ферм; напряжение же ов для. большей наглядности сопоставляется с расчетным сопротивлением стали марки Ст.З (по методике расчета конструкций по предельным состояниям). Этот проверочный расчет показывает, что фактическая снеговая нагрузка повысила напряжения в раскосе на 37°/о по сравнению с напряжениями от нормативной нагрузки; в то же иремя изменение расчетной схемы стропильных ферм увеличило эти напряжения на 56%.
Существующие в настоящее время строительные нормы и правила (СНиП) основаны, как известно, на методе расчета по трем предельным состояниям:
Идея современного метода расчета по предельным состояниям заключается в том, чтобы за время нормальной эксплуатации сооружения не наступило ни одного из предельных состояний. Следовательно, предельное состояние следует рассматривать как аварийное или предаварийное.
При проектировании по СНиП П-8. 3-62 металлических конструкций третье предельное состояние не учитывается, так как появление трещин зависит не от силовых воздействий, развивающихся при эксплуатации сооружений, а от неправильностей технологии или монтажа, как, например, трещины при сварке. Мы имеем дело не с проектированием, а уже с существующими конструкциями, поэтому аварии металлоконструкций естественно рассматривать по всем трем предельным состояниям.
Одним из весьма важных факторов повышения надежности и долговечности конструкций является улучшение методики расчета строительных конструкций по предельным состояниям. Теория вероятности и математическая статистика являются теориями массовых явлений, они в своей основе предполагают возможность многократного повторения случайного события в однородных условиях. Применение методов математической статистики к изучению аварий конструкций и сооружений встречает трудности в том отношении, что повторяемость отдельных причин, вызвавших аварии, в ряде случаев имеет место (взять хотя бы аварии от хладноломкого разрушения стали, от потери устойчивости конструкций и т. п.), но однородность условий повторения аварий, как правило, отсутствует.
Металлические конструкции в свете методики расчета по предельным состояниям, как известно, рассчитывают по первым двум предельным состояниям. Оценка эксплуатационных качеств по третьему предельному состоянию — трещинообразованию — не производится. Вместе с тем известно немало случаев, когда даже при наличии трещин как в основном металле, так и в сварных швах конструкции еще не потеряли своих эксплуатационных качеств и какой-то период, находясь в предаварийном состоянии, выполняют
Выше было сказано о выполнении поверочных расчетов металлоконструкций, которые, как известно, рассчитываются по первым двум предельным состояниям. Поверочные расчеты конструкций из других материалов, которые должны быть сделаны для расследования причин аварии сооружения, естественно, должны быть выполнены по трем предельным состояниям (несущей способности, деформациям и трещинообразованиям).
Резервы несущей способности в конструкциях могут быть выявлены путем перехода на методику расчета по предельным состояниям конструкций, ранее рассчитанных другими методами, а также за счет учета совместной и пространственной работы конструкций, уточнения действительной крановой нагрузки, которая может отличаться от проектной, уточнения коэффициентов динамичности и т. д.
где 5(0 - вероятность случайного события, которое заключается в том, что в интервале [0,t] не возникает условий, приводящих к разрушению; v - вектор типа вектора качества в теории надежности; Qs - область безопасности, включающая допустимую область по предельным состояниям.
где п(0 - число испытаний (расчетов), в которых прочностные или деформационные параметры объекта вышли за пределы допустимой области по предельным состояниям,
Опоры ВЛ должны рассчитываться по первому и второму предельным состояниям в нормальном режиме работы В Л на климатические условия по 2.4.11 и 2.4.12 ПУЭ [2, 2.4.53].
 Читайте далее:
 Позволяет произвести
Подразделений управления объединения
Позволяет регулировать
Переносного заземления
Позволяет упростить
Позволяет увеличить
Позволяющей производить
Позволяющие производить
Позволяют обеспечить
Позволяют осуществлять
Позволяют прогнозировать
Позволяют вычислить
Подразряд зрительной
Позволило исключить
Прямоугольных импульсов
|
