 |
|
Прикладные методы расчета на устойчивость цилиндрических обечаек корпусов при действии осевой сжимающей силы
Под действием осевых нагрузок находятся колонные аппараты, дымовые трубы, различные высотные сооружения. В качестве сжимающей нагрузки здесь выступает собственный вес конструкции (рисунок 1.7).
Кроме этого, под действием осевой сжимающей силы находятся трубопроводы и трубки в теплообменных кожухотрубчатых аппаратах (рисунок 1.8). Под действием температурных усилий такие трубы могут изогнуться и потерять устойчивость.
Потеря устойчивости оболочек при осевом сжатии происходит по-разному в зависимости от длины оболочки и условий закрепления торцов.
Потеря устойчивости цилиндрических оболочек от действия осевой сжимающей силы может быть общейили местной в зависимости от соотношения расчетной длины lp к внутреннему диаметру D.
а) При lp/D 
10 оболочка рассматривается как длинный стержень, происходит общая потеря устойчивости.
Допускаемая и критическаяосевая сжимающая сила из условия общей потери устойчивости определяются по формуле
[F]E2= 
, (1.15)
где 
- гибкость оболочки;
lпр - приведенная расчетная длина центрально сжатой оболочки, определяемая в зависимости от способа закрепления, м;
Рисунок 1.7 – Труба печи на НПЗ
Рисунок 1.8 – Трубки трубного пучка ТА
б) При lp/D < 10 происходит местная потеря устойчивости
 |
Обычно потеря устойчивости в этом случае происходит внезапно, хлопком, с образованием глубоких ромбических вмятин, обращенных к центру кривизны согласно рисунку 1.9, а. Вдоль образующей располагаются несколько поясов вмятин. Такую форму потери устойчивости называют несимметричной. Реже наблюдается осесимметричная форма с образованием в окружном направлении одной кольцевой вмятины, как на рисунке 1.9, б (обычно это происходит при одновременном действии осевой сжимающей силы и внутреннего давления).
:
Рисунок 1.9 - Формы потери устойчивости цилиндров при осевом сжатии
а – несимметричная, б - осесимметричная
Допускаемая и критическаяосевая сжимающая сила из условия местной потери устойчивости определяется по формуле
, (1.16)
Допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности и устойчивости рассчитывают по формуле (1.3), где допускаемое осевое сжимающее усилие из условия прочности определяется по формуле
, (1.17)
а допускаемое осевое сжимающее усилие из условия устойчивости в пределах упругости определяется по формуле
{ 
}. (1.18)
Необходимо отметить, что формулы, приведенные выше. применимы при условии, что расчетная температура не превышает для углеродистых сталей – 380 0С, для низколегированных – 420 0С, для аустенитных – 525 0С, т.е. в условиях, когда исключается ползучесть материала.
На рисунках 1.9 и 1.10 показана панорама завода с объектами, которые могут потерять устойчивость от осевых нагрузок.
Рисунок 1.9 – Трубы печей и трубопроводы
Рисунок 1.10 – Стержневые конструкции, которые могут потерять устойчивость под действием осевой сжимающей нагрузки