Оценка прочности, пластические деформации

[Guterfreund]

Всем добрый день!

Вопрос к уважаемому администратору сайта!

В одной из тем форума Вы писали, что при оценке прочности конструкции по нормам ПНАЭ-Г-7-002-86 кроме проверки по расчетным группам напряжений желательно проверять конструкцию на наличие пластических шарниров (пластических деформаций, возникающих по всему сечению детали).

Вопрос №1: В нормах оценку по наличию пластических шарниров я не нашел. Будет ли нарушением отсутствие данной проверки? Если есть название норм по которым регламентируют проверки на наличие пластических шарниров, буду признателен за информацию.

Вопрос №2: Почему наличие пластических деформаций (как таковых) по всему сечению (шарнир) критично для прочности детали? Ведь все зависит от величины этих деформаций, а также от температуры, при которой работает деталь. Если пластика не велика, вероятно и разрушения не будет? Как называется этот вид расчета? Оценка ползучести?

Заранее спасибо за ответы!

[Aleksey]

1. Оценка проводится по расчетным группам категорий напряжений. Оценку по наличию пластических шарниров проводить не следует.

2. Если напряжения в конструкции не будут превышать соответствующие допускаемые напряжения, то пластических шарниров по определению быть не может.

[Aleksey]

Образование пластического шарнира можно рассмотреть на примере изгибаемого элемента.
Рассмотрим идеально-пластический материал.
При увеличении нагрузки напряжения будут увеличиваться и достигнут значения предела текучести.
Т.к. предела текучести достигли только крайние волокна, а напряжения "внутри" меньше, то несущая способность не будет исчерпана.
При дальнейшем увеличении изгибающего момента будет происходить удлинение волокон. Напряжения не превысят предела текучести (для идеально пластического материала).
Предельным состоянием будет состояния, при котором во всем сечении напряжения достигнут предела текучести.

[Guterfreund]

Но ведь в реальности материал не идеально пластичный и наличие небольших пластических деформаций будет не критичным даже для всего сечения.

Зачем вообще производить такие расчеты (в запас прочности с идеально пластичным), если результаты не могут дать точной картины НДС?

[Aleksey]

В запас.....
Иногда бывает полезна такая оценка.
Для оборудования АЭС, работающего под давлением, однозначно все оценивается по Нормам АЭУ.

Я привел пример с идеально пластическим материалом т.к. он более нагляден.
В задачах можно использовать реальную диаграмму растяжения...

При расчете уха (пример есть на сайте) хотелось оценить ту зону, в котрой напряжения достигнут предела текучести.

[Guterfreund]

Буду очень признателен, если Вы прокоментируете нормы ПНАЭ-Г-7-002-86 вот в каком вопросе:

Имеется обечайка с патрубком, модель из объемных элементов. Сварной шов смоделирован в виде радиуса скругления.

1. В каком месте было бы оптимальным определять местные мембранные от действия давления и почему нужно их осреднять по длине окружности?

2. При совместном действии давления и нагрузок на патрубок смотрим только общие мембранные и общие изгибные в патрубке в дали от сварного шва? Место соединения при данной нагрузке вообще не анализируем по второй группе напряжений (в ПНАЭ нашел, что только размахи важны для этого места).

Заранее спасибо!

[Aleksey]

Легче всего оценку проводить по расчетной схеме, составленной из элементов типа SHELL (оболочки).

С объемной схемой есть определенные трудности.
Оценку местных мембранных напряжений можно провести осреднив интенсивность напряжений по поверхности приварки патрубка к обечайке (будет время - подготовлю пример).

почему нужно их осреднять по длине окружности

Определенных Норм на это нет (я их не видел).
Это подтверждается выбором размеров, также проверялась сходимость результатов на расчетных схемах выполненных с использованием различных элементов (объемные, оболочечные).

В запас прочности, максимальные напряжения можно оценить по категории (S)RV.
При строгом подходе макс. напряжения используются при расчете циклической прочности.
Если внимательно посмотреть Нормы - то категория (S)RV - напряжения без учета концентрации напряжений. В оболочечных схемах берутся на некотором удалении от зоны концентрации.
Где и как - это придет с опытом.

[Guterfreund]

Алексей, огромное спасибо за ответы!

Подскажите, все ли группы напряжений я учел при оценке НДС от действия давления и нагрузок на патрубок?

Если да, то как быть с обширной зоной (красная зона) высоких напряжений в обечайке?

[Aleksey]

Что за программа?
Неплохо было бы привести картинку с сеткой (можно без напряжений)

[Guterfreund]

Программа Ansys.

В районе шва сетка Hexa, все остальное Solid Shell, между склейка.

А зачем вам информация по сетке?

[Aleksey]

Пример оценки напряжений по категории (s)2.

Максимальные напряжения в циклику.
Оценка по категории (S)RV необязательна (Нормы стр. 68, п.5.4.:
Выполнение требований по размахам напряжений не является обязательным в тех случаях, когда возможное при эксплуатации искажение формы конструкции не может повлиять на нормальную эксплуатацию рассчитываемого узла.

[Aleksey]

А зачем вам информация по сетке?

Интересно.
А почему не проcто SHELL?

[Guterfreund]

Сварной шов хотелось промоделировать объемными элементами, если брать просто Shell пришлось бы мудрить на границе перехода Solid - Shell (различия в степенях свободы). К тому же геометрия объемная и с Solid Shell все как-то быстрее происходит (не надо делать средних плоскостей).

Алексей, в Вашем примере средние напряжения взяты в точке или Вы осреднили их уже каким-то образом и просто указали произвольно место?

В Вашем примере сигма2 от давления (без нагрузок на штуцер)?
Мне не понятно нужно ли оценивать сигма2 непосредственно в зоне стыка при действии на штуцер момента и силы. В нормах вроде сказано, что для этого случая смотрят только общие изгибные и мембранные (сигма2) но непосредственно в штуцере (общий изгиб и растяжение). Место стыка не проверяют. Я ошибаюсь?

[Aleksey]

Расчет проведен только от действия внутреннего давления.
Результаты приведены по узлам. По категории Sigma2 Оценивались средние напряжения по поверхности, указанной на рисунке.

В нормах вроде сказано, что для этого случая смотрят только общие изгибные и мембранные (сигма2) но непосредственно в штуцере (общий изгиб и растяжение). Место стыка не проверяют. Я ошибаюсь?

- не ошибаетесь, именно так.

[Aleksey]

Признаюсь, с элементами Solid Shell не работал.
Для тонкостенных оболочек использую шестиузловые треугольные элементы. Расчетные схемы в объемной постановке моделирую десятиузловыми объемными элементами.