XXVII сессия Российского акустического общества, посвященная памяти ученых-акустиков. ФГУП «Крыловский государственный научный центр» А. В. Смольякова и В. И. Попкова. Санкт-Петербург,16-18 апреля 2014 г.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
XXVII сессия Российского акустического общества, посвященная па яти ученых - акустиков ФГУП Крыловский государственный научный центр» А. В. С ольякова и В. И. Попкова Санкт - Петербург,16 - 18 апреля 2014 г. Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова ФГУП Крыловский государственный научный центр» , 196158, Санкт - Петербург, Московское шоссе, 44, krylov [email protected] krylov . spb . ru , (812) 415 - 49 - 62 Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах Для проведения ресурсных испытаний рукавов существует две группы испытательных стендов. Построены расчетные одели рукавов для численной оценки напряжений. Представлены значения акс и альных напряжений и картины пере ещений, возникающих в теле рукава при ресурсных испытаниях на различных стендах. Определ ены стенды с наиболее напряженны видо испытаний. Рукава, дефор ирование, стенд, ресурсные испытания, нор альные и касательные напр яжения, пере ещение. Гибкие виброизолирующие вставки в трубопроводы предназначены для ко пенсации относительных пере ещений а ортизированного оборудования трубопровода при качке, крене и дифференте судна, а также его изоляции от вибрации при работе ехани з а. Проверка циклической прочности таких изделий производится на специальных испытательных стендах. Рукава ар ированные со встроенной ар атурой РАВА разработаны ОАО ВНИИЭМИ» сов естно с ФГУП Крыловский государственный научный центр». Они поставляются по технически условия [2]. Рукава предназначаются для при енения в качестве гибких вставок в трубопроводах воды, асла и топлива, присоединяе ых к а ортизированны еханиз а и конструкция [1]. В частности, для проведения ресурсных испытаний рукавов существует две группы стендов. При испытаниях на стендах первой группы Рис. 1, а дефор ирование рукавов осуществляется только в продольно направлении. Стенды второй группы Рис. 1, б позволяют одновре енно дефор ировать испытуе ые изделия и в продольно , и в поперечно направлениях. Для оценки результатов испытаний, полученных на различных стендах, необходи о оценить величины возникающих в рукавах при испытаниях напряжений. Условия проведения испытаний на стендах первой группы таковы. Рукава одни фланц е крепятся к неподвижны кронштейна , вторы – к подвижны , предварительно нагретой до нужной те пературы, в их полостях создается рабочее XXVII сессия Р АО, Санкт - Петербург, 16 - 18 апреля 2014 г. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах 2 давление и те пература. Дефор ация при рабоче давлении прини ается за нулевое закрепленны на штоке силового гидроц илиндра. Изделия заполняются водой, предварительно нагретой до нужной те пературы, в их полостях создается рабочее давление и те пература. Дефор ация при рабоче давлении прини ается за нулевое значение и от него отсчитывается рабочая дефор ация при циклич еско дефор ировании. Рукава испытываются при акси альной те пературе рабочей среды, установленной для эксплуатации изделий, при знакопере енно дефор ировании с заданной а плитудой и частотой. Вибропрочность определяется величиной а плитуды и число знак опере енных дефор аций циклов колебаний, которые изделие выдерживает без разрушения. Результаты испытаний рукавов считаются удовлетворительны и, если опытные образцы выдержали заданное число циклов колебаний. а б Рис. 1 . Схе а дефор ирования рукава при ресурсных испытаниях: а в продольно направлении; б в продольно и поперечно направлениях. Монтаж изделий на стендах второй группы аналогичен. Дефор ирование осуществляется одновре енно в двух направлениях: продольно и поперечно . Для расчетной оценки напряжений, возникающих в рукавах, исходя из соотношения жесткостей, определены гео етрические пара етры расчетных оделей и построены твердотельные одели. Величина внешнего д иа етра рукава рассчитана таки образо , чтобы при заданных длине и внутренне диа етре соотношение ежду продольной и поперечной жесткостя и рукава оставалось неиз енны . Поперечная и продольная жесткости рукава определяются следующи и зависи остя и: , ( 1 ) , ( 2 ) где - приведенный одуль Юнга; - наружный диа етр рукава; - внутренний диа етр рукава; - длина рукава. XXVII сессия Р АО, Санкт - Петербург, 16 - 18 апреля 2014 г. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах 3 Соотношение ежду поперечной жесткостью и продольной у рукавов составляет 0,1, тогда с учето фор ул 1 и 2, получае : , ( 3 ) Как видно отношение продольных и поперечных жесткостей не зависят от одуля Юнга. Из фор улы 3 определяется внешний диа етр рукава : . ( 4 ) Расс отрено 3 значения внутреннего диа етра рукава: Ͳ ͳ , Ͳ ͳ , Ͳ ʹ и две длины рукава: ଵ ͳ , ଵ ͳ . В перво случае рабочая длина рукава составляет ଵ Ͳ , а во второ случае – ଶ Ͳ . Пере ещение по одулю равн а ʹ . Расчетные одели рукавов выполнены со следующи и характеристика и: одуль Юнга , плотность ଷ ⁄ , коэффициент Пуассона и . С оделированы граничные условия, возникающие при дефор ировании рукавов на стендах. На рис. 2 представлена конечно - эле ентная одель рукава с заданны и граничны и условия и. Рис. 2. Конечно - эле ентная одель рукава с заданны и граничны и условия и. Определены пере ещения, возникающие в рукаве при соответствующе виде дефор ирования. В качестве при ера, на рис. 3, а представлены пере ещения Uz , возникающие в рукавах, при пере ещении штока стенда только в продольно направлении, на рис. 3, б при пере ещении штока стенда в продольно и в поперечных направлениях одновре енно. Красны цвет о показаны участки рукава, где пере ещения XXVII сессия Р АО, Санкт - Петербург, 16 - 18 апреля 2014 г. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах 4 акси альны. а б Рис. 3. Картины пере ещений U z рукава на стендах: а первой группы; б второй группы. Определены значения акси альных и ини альных нор альных и касательных напряжений, возникающих при этих видах испытаний. На рис. 4 – 7 показаны картины распределения нор альных и касательных напряже ний рукава на стендах первой и второй группы. Красны цвето показаны участки рукава, где напряжения и еют акси альные значения. а б Рис. 4 . Картины распределения напряжения σ x на стендах: а первой группы; б второй группы. а б Рис. 5 . Картины распределения напряжения σ y на стендах: а первой группы; б второй группы. а б Рис. 6 . Картины распределения напряжения σ z на стендах: а первой группы; б второй группы. XXVII сессия Р АО, Санкт - Петербург, 16 - 18 апреля 2014 г. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах 5 а б Рис. 7 . Картины распределения напряжения σ xy на стендах: а первой группы; б второй группы. В таблицах 1 и 2 представлены акси альные значения нор альных и касательных напряжений, возникающих в рукаве при дефор ировании на стендах первой и второй групп соответственно. Значения напряжений для расч етных оделей рукавов с коэффициенто Пуассона . В таблицах 3 и 4 представлены акси альные значения нор альных и касательных напряжений, возникающих в рукаве при дефор ировании на стендах первой и второй групп соответственно. Значения напряжений для расчетных оделей рукавов с коэффициенто Пуассона . Таблица 1 . Макси альные значения величин нор альных и касательных напряжений на стенде первой групп ы для расчетных оделей рукавов коэффициент Пуассона )  x =  y , МПа  z , МПа  xy , МПа  yz =  xz , МПа одель 1 432 104 0 129 129 одель 2 429 103 0 115 109 одель 3 418 998 98 , 2 83 , 6 одель 4 289 699 87 , 8 93 , 6 одель 5 288 694 85 , 6 85 , 5 одель 6 286 688 79 , 7 76 , 4 Таблица 2. Макси альные значения величин нор альных и касательных напряжений на стенде второй группы для расчетных оделей рукавов коэффициент Пуассона )  x , МПа  y , МПа  z , МПа  xy , МПа  yz , МПа  xz , МПа одель 1 555 587 147 0 97 , 1 117 262 одель 2 541 563 139 0 91 , 3 117 231 одель 3 508 517 126 0 99 , 1 106 195 одель 4 373 398 997 65 , 3 71 , 8 183 одель 5 370 391 974 64 , 6 77 , 6 173 одель 6 364 380 941 61 , 7 78 , 1 159 XXVII сессия Р АО, Санкт - Петербург, 16 - 18 апреля 2014 г. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Н.В. Волкова, В.И. Голованов, Т.Г. Налимова Численное определение напряжений, возникающих при испытаниях рукавов на испытательных стендах 6 Из полученных значений напряжений видно, что акси альны и напряжения и, возникающи и при ресурсных испытаниях в рукавах являются нор альные напряжения . Наиболее напряженны видо испытаний является дефор ирование при пере ещения штока в продольно и в поперечно направлениях одновре енно. Таки образо , выявлено, что наиболее напряженны видо испытаний являются испытания, проводи ые на стендах второй группы, где реализуется дефор ирование при пере ещения штока стенда в продольно и в поперечно направлениях одновре енно. ЛИТЕРАТУРА 1. Гибкие вставки в трубопроводы. Реко ендации по проектированию и при енению. СПб.: ЦНИИ и . акад. А.Н. Крылова, 2008. 2. Рукава резиновые ар ированные со встроенной ар атурой. Технические условия. ШФКЮ.302643.050ТУ. Таблица 3. Макси альные значения величин нор альных и касательных напряжений на стенде первой группы для расчетных оделей рукавов коэффициент Пуассона )  x =  y , МПа  z , МПа  xy , МПа  yz =  xz , МПа одель 1 178 0 192 0 216 253 одель 2 169 0 181 0 182 212 одель 3 154 0 16 4 0 159 155 одель 4 122 0 132 0 145 181 одель 5 119 0 128 0 143 167 одель 6 115 0 123 0 129 150 Таблица 4. Макси альные значения величин нор альных и касательных напряжений на стенде второй группы для расчетных оделей рукавов коэффициент Пуассона )  x , МПа  y , МПа  z , МПа  xy , МПа  yz , МПа  xz , МПа одель 1 250 0 257 0 278 0 169 0 202 332 одель 2 231 0 235 0 254 0 180 0 160 272 одель 3 199 0 201 0 216 0 195 0 119 199 одель 4 173 0 178 0 193 0 111 0 147 240 о дель 5 167 0 171 0 185 0 112 0 134 219 одель 6 158 0 162 0 175 0 116 0 116 194

Приложенные файлы

  • pdf 16805722
    Размер файла: 628 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий