Оборудование

Решение задач

А. Задачи к разделу 1

А-1 По безмоментной теории определить требуемую толщину конической оболочки, заполненной жидкостью и имеющей наружную теплоизоляцию (рис. 1)., если задан средний диаметр основания конуса Dcp, угол при вершине а, толщина теплоизоляции биз, средний диаметр основания конуса Dcp, допускаемое напряжение для материала оболочки [?], плотности жидкости рж и материала изоляции риз.
Таблица 4


А-2. По безмоментной теории определить напряжения, возникающие, возникающие в стенке конической оболочки, заполненной жидкостью и нагруженным внешним равномерно распределенным давлением (рис. 2), если заданы: наружный диаметр основания конуса Dн, толщина оболочки б угол при вершине а, величина внешнего давления р, плотности жидкости рж. Построить графики напряжения и функции расстояния х от вершины.

Таблица 5


А-3. По безмоментной теории определить требуемую толщину стенки вращающейся вокруг собственной оси цилиндрической оболочки, закрытой с обоих концов крышками и нагруженной внутренним газовым давлением, если заданы: средний диаметр цилиндра Dcp, скорость вращения оболочки n, величина внутреннего давления р, допускаемое напряжение для материала оболочки [?],

Таблица 6


А-4. По безмоментной теории определить напряжения, возникающие в стенке полушаровой емкости, заполненной жидкостью и нагруженной внешним, равномерно распределенным газовым давлением (рис. 3), если заданы; внутренний диаметр емкости Dв, толщина стенки емкости б, величина внешнего давления р, плотность жидкости рж. Построить график зависимости напряжений от угла ?.
Таблица 7

 

А-5. По безмоментной теории определить напряжения, возникающие в стенке сферической оболочки, вращающейся вокруг собственной оси и нагруженной внутренним газовым давлением, если заданы внутренний диаметр оболочки Dв, толщина стенки оболочки б, скорость вращения n и величина внутреннего давления р. Построить график зависимости напряжений от широты ?.

Таблица 8



Б. Задачи к разделу 2

Б-1. Стальной толстостенный цилиндрический корпус с внутренним диаметров Dв, рассчитан на работу под внутренним давлением р. Найти необходимую толщину его стенки, пользуясь для расчета формулой ln?=p/[?]?, если известны: допускаемое напряжение [?] и коэффициент прочности сварного шва ?. Результат расчета округлить до ближайшего целого значения в мм. Построить эпюры тангенциальных и радиальных напряжений в корпусе, рассчитав их значения в шести точках, равномерно расположенных по толщине стенки. Напряжения сжатия считать отрицательным.
Принять масштаб напряжений в 1мм – 2 МПа, масштаб толщины стенки, в 1мм – 2мм. Указать наиболее опасные точки в стенке корпуса. Рассчитать осевые напряжения в стенке. Указать их знак и характер распределения по толщине.
Таблица 9

 

В-2. Стальной толстостенный цилиндрический сосуд сварной кострукции имеет внутренний диаметр Dв, толщину стенки б, выполнен из материала с допускаемым напряжением [?] и коэффициент прочности сварного шва ?.

Выяснить, допустимо ли эксплуатировать сосу при заданном внутреннем давлении р. Рассчитать осевое напряжение ?2, максимальное и минимальное значение тангенциальных ?t и радиальных ?р напряжений в стенке при этом давлении, указать их знак.
Таблица 10

 

Б-3. Толстостенный цилиндрический корпус имеет наружный диаметр Dн, внутренний Dв. Рабочее давление в сосуде рв. Для снижения напряжений на корпус напрессована труба, создающая внешнее монтажное давление на поверхность корпуса рм. Рассчитать тангенциальные, ?t, радиальных ?р и осевые ?z напряжения на внутренней и наружной поверхности корпуса, возникающие от:

1) давления среды; 2) монтажного давления; 3) совметсноо действия этих давлений, считая напряжения сжатия отрицательным. Результаты расчетов свести в таблица 11 по следующей форме
Таблица 11

 

Указать, какие преимущества дает двухслойная конструкция корпуса по сравнению с однослойной. Перечислить другие аналогичные конструкции корпусов с предварительными напряжениями в стенке.

Таблица 12

 

Б-4. Стальной цилиндрический корпус с внутренним диаметром Dв, работает под внутренним давлением Р. Найти требуемую толщину стенки корпуса при заданных значениях напряжения [?] и коэффициента прочности сварного шва, произведя расчеты: 1) по формуле для тонкостенных цилиндрических обечаек; 2) по формуле для толстостенных цилиндров.
Конструктивными прибавками в расчетной толщине стенки пренебречь. Посчитать в процентах расхождение результатов расчетов. Установить, можно ли рассчитывать данный корпус по формуле для тонкостенного цилиндра, если требуемая точность расчета составляет 20%.
Найти максимальные значения тангенциального и радиального напряжений и объяснить, в чем разница в напряженном состоянии материала тонкостенной и толстостенной оболочки.
Таблица 13

 

Б-5.Цилиндрический корпус колонны высокого давления имеет внутренний диаметр Dв, наружный диаметр Dн и работает под внутренним давлением р. Корпус выполнен из стали, для которой коэффициент линейного расширения а=11,3*10^5 1/град, модуль упругости Е=2,1*10^5 МПа

Зная перепад температур по толщине стенки ?t и направление теплового потока, рассчитать тангенциальные, ?t, радиальных ?р и осевые ?z напряжения на внутренней и наружной поверхности корпуса, возникающие: 1) от давления среды р, 2) от разности температур ?t; 3) от совместного действия этих факторов результаты расчета занести в таблицу 14 в следующей форме
Таблица 14

 

Таблица 15

 

Теоретические вопросы

Вопросы к контрольной работе №1

1-1. Определение оболочки вращения, срединной поверхности, первого и второго радиусов кривизны. Вывод уравнения равновесия сил, действующих на элемент оболочки по оси z .
1-2. Почему внутренние силы и моменты, действующие на верхнюю и нижнюю грани элемента оболочки, имеют в общем случая приращение и отличие от сил и моментов, действующих на боковые грани. Вывод уравнения равновесия сил, действующих на элемент оболочки по оси х.
1-3. Как выделяется элемент оболочки? Силы и моменты, действующие на элемент оболочки, природа их возникновения, размерности. Почему в общем случае перерезывающие силы возникают только на верх­ней и нижней гранях элемента?
1-4. Вывод уравнения равновесия моментов, действующих на эле­мент оболочки по оси у. Напряжения, вызываемые внутренними сила­ми и моментами. Почему при определении напряжений ?1 и ?1 перед напряжениями ?м и ?м ставятся плюс и минус?
1-5. Сущность безмоментной теории расчета тонкостенных оболо­чек. Вывод уравнений безмоментной теории: уравнении Лапласа и урав­нения равновесия зоны. Каков физический смысл постоянной интегрирования в уравнении равновесия зоны?
1-6. Силы и моменты, действующие на элемент оболочки, приро­да их возникновения и размерности. Выбор системы осей координат. Напряжения, вызываемые внутренними силами и моментами, действующими на элемент оболочки.
1-7. Сущность краевой задачи. Причини возникновения краевых сил и моментов (объяснить на конкретных примерах) и характер их действия по длине оболочки. Методика расчета оболочки на прочность, с учетом краевых сил л моментов.
1-8. Как выделяется элемент оболочки? Вывод основных соотношений для геометрических параметров элемента. Какие допущения дела­ются при выводе уравнений равновесия сил и моментов, действующих, на элемент оболочки? Вывод уравнений равновесия сил, действующих на элемент оболочки по оси X .
1-9. Сравнительная характеристика безмоментной и моментной теорий расчета тонкостенных оболочек. Вывод уравнений безмоментной теории: уравнения Лапласа и уравнения равновесия зоны.
1-10. Определение оболочки вращения срединной поверхности, осесимметричной нагрузки, вывод уравнения равновесия моментов, действующих на элемент оболочки но оси у.

Вопросы к разделу II

II-1. Элементы толстостенных сосудов высокjго давления. Коэффиициент толстостенности. Эскиз цельнокованного конуса с плоским днищем и коническим фланцем. (Выполнить на листе формата А4). Эпю­ры напряжений в стенке корпуса при действии: а) внутреннего давления; б) наружного давления среды. Анализ напряженного состояния ма­териала в различных точках. Знаки напряжений.
II-2. Элемент толстостенной цилиндрической обечайки. Его геометрия. Напряжения, действующие по граням элемента при внутреннем давлении среды. Их направления и распределение но толщине стенки. Различие в напряженном состоянии между толстостенными к тонкостенными цилиндрами. Эскизы цельнокованного и штампосварного корпусов высокого давления с плоскими днищами и коническими фланцами. (Вы­полнить на листах формата А4).
II-3. Вывод уравнения равновесия элемента толстостенной цилиндрической обечайки при действии внутреннего давления среды. Неизвестные члены уравнения. Пути их определения.
II-4. Решение системы двух дифференциальных уравнений напряжений для толстостенной цилиндрической обечайки при внутреннем давлении. Граничные условия. Формула для тангенциальных и радиальных напряжений в цилиндре.
II-5. Уравнения равновесия осевых сил, действующихна зону толстостенной цилиндрической обечайки при внутреннем давлении среды. (Зона - часть цилиндра с днищем, отсеченная плоскостью, перпендикулярна к оси сосуда). Определение осевых напряжений от внутреннего давления и эпюра их распределения по толщине станки для однослойного и многослойного сосуда. Осевые напряжения от перепада температур по толщине станки. Расчетная формула и поясне­ния к ней. Эпюра осевых температурных напряжений в однослойном цилиндре.
II-6. Вывод формулы для расчета, коэффициента толстостенности корпуса высокого давления по максимальным упругим напряжениям четвертой (энергетической) теории прочности. Выражение толщины стенки через коэффициент толстостенности. Анализ формулы при условии, что величина давления принимает значение, равное [?]/3^(0,5)
II-7. Конструкция и способы изготовления толстостенных корпусов высокого давления: цельнокованных , штампо-сварных , многослойных рулонных и многослойных с концентрически расположенными слоями. Эскизы этих корпусов с коническими фланцами. (Выполнить четыре эскиза на листах формата А4). Сравнительная характеристика корпусов. Эпюры тангенциальных (кольцевых) и радиальных напряжений в стенке двухслойного сосуда, собранного напрессовкой, при дейст­вии: а) монтажного давления от посадки сдоя на слой с натягом; б) только внутреннего давления среды; в) этих двух давлений сов­местно.
II-8. Изменение напряженного состояния материала толстостенного цилиндрического корпуса, при постепенном повышении давления в нем. Зоны пластических и упругих деформаций. Предельные давления. Эпюры распределения напряжений (эквивалентных) а различных стадиях наложения материала. Автофреттаж (автоскрепление) толстостенных корпусов. Способ его осуществления. Эпюры кольцевых напряжений в стенке: а) после автоскрепления сосуда; б) при подаче давления в автоскрепленный сосуд.
II-9. Температурные напряжения в толстостенных цилиндрических корпусах а случаях внутреннего или наружного обогрева. Механизм возникновения напряжении, эпюры тангенциальных (кольцевых) напряжений в стенке от давления, от разности температур и от совместного действия этих факторов в двух случаях. Расчетные формулы для температурных напряжений (без вывода); пояснения к ним.
II-10. Деформации элемента толстостенной цилиндрической обечайки при внутреннем давлении среды. Графическое их представление. Закон Гука применительно к толстостенному цилиндру, уравнение совместности деформаций. Вывод второго дифференциального уравнения для цилиндра.

   

Вопросы к разделу 1

1. Техническое диагностирование. Основные задачи технического диагностирования.
2. Надежность, безопасность, долговечность, ремонтопригодность. Критерии отказа.
3. Определение и контроль состава и структура конструкционных материалов.
4. Металлографический анализ.
5. Определение механических характеристик материалов: испытание на растяжение, на изгиб, ударные испытания.
6. Определение механических характеристик материалов: испытание на ползучесть, на усталость.
7. Определение механических характеристик материалов: определение характеристик трещиностойкости, определение трудоемкости материала.
8. Критерии сопротивления различным видам разрушения. Виды разрушения. Виды разрушения.
9. Разрушения при малоцикловой и многоцикловой усталости.
10. Оценка напряженно-деформационного состава оборудования.
11. Старение металлов
12. Виды коррозии и методы их оценки (коррозия по типу агрессивных сред)
13. Виды коррозии и методы их оценки (коррозия по характеру разрушений).
14. Определение коррозионной стойкости материалов
15. Виды изнашивания и методы их определения.
16. Методы прогнозирования остаточного ресурса.
17. Дефекты литья и способы их устранения, методы обнаружения (усадочные раковины)
18. Дефекты литья и способы их устранения, методы обнаружения (ликвация)
19. Дефекты литья и способы их устранения, методы обнаружения (неметаллические включения).
20 Дефекты литья и способы их устранения, методы обнаружения (трещины)
21. Дефекты термообработки и их обнаружения.
22. Дефекты, возникающие при механической обработке и их обнаружение
23. Дефекты сварки (непровар, сварочные трещины и т.д.) и методы их обнаружения.
24. Эксплуатационные дефекты и их обнаружения.
25. Влияние дефектов сварки на работоспособность конструкции.
26. Способы исправления дефектов.
27 Классификация и краткая характеристика методов неразрушающего контроля.
28. Эффективность методов неразрушающего контроля.
29. Понятие о дефектах. Классификация.
30. Надежность, безопасность, долговечность, ремонтопригодность. Критерии отказа.

   

Вопросы к разделу 2

1. Область применения капиллярных методов контроля.
2. Классификация методов капиллярного методов дефектоскопии.
3. Физические основы капиллярного метода дефектоскопии, подготовительные операции капиллярного метода дефектоскопии.
4. Обработка объекта дефектоскопическими материалами (назначение пенетранта и их виды) в капиллярном методе дефектоскопии.
5. Обработка объекта дефектоскопическими материалами (устранение излишков пенетранта).
6. Обработка объекта дефектоскопическими материалами (проявление)
7. Обнаружение дефектов и расшифровка результатов капиллярного контроля.
8. Чувствительность капиллярного контроля и ее проверки.
9. Физические основы магнитной дефектоскопии.
10. Магнитные свойства материала (магнитная проницаемость), петля гистерезиса. 
11. Обнаружение дефектов при магнитных методах
12. Структура поля рассеивания над сварным соединением
13. Магнитопорошковая дефектоскопия, чувствительность магнитопорошкового метода дефектоскопии, основные схемы намагничивания (продольное, циркуляционное, комбинированное)
14. Способы приложенного магнитного поля и способ остаточной намагниченности.
15. Методы магнитопорошкового метода контроля.
16. Основные методы акустического неразрушающего контроля (теневой, временно-теневой, эхометод, эхозеркальный метод).
17. Основные методы акустического неразрушающегося контроля (реверберационный, импеданский методы, зеркально-теневой, эхотеневой методы).
18. Основные методы акустического неразрушающегося контроля (теневой, временно-теневой, эхометод, пассивный метод).
19. Виды и типы волн (продольные, поперечные, поверхностные, волны Рэлея, головные волны, волны в слоях и пластинах, волны в стержнях).
20. Акустические свойства сред (импеданс и волновое сопротивление среды, коэффициент затухания) пьезоэлектрические преобразователи и их характеристики.
21. Структурная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа, прямой и наклонный ПЭП для контроля эхометода.
22. Структурная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа раздельно-совмещенный ПЭП для контроля эхометода.
23. Общие положения методики ультразвукового контроля (выбор схемы контроля).
24. Общие требования к поверхности ввода объекта при ультразвуковом контроле.
25. Измерения размеров дефектов, оценка формы дефектов при ультразвуковом методе контроля.
26. Контроль поковок и литья, труб при ультразвуковом методе контроля.
27. Основы ультразвуковой толщинометрии, структурная схема импульсного толщинометра.
28. Стандартные образцы для проверки и настройки основных параметров аппаратуры и метода ультразвукового контроля (СО, СО2, СО3 и тд.)
29. Подготовка изделия к контролю
30. Контроль сварных швов.

   

Вопросы к разделу 3

1. Правила ПБ 03-576-03 распространяются на:
2. Правила ПБ 03-576-03 не распространяются на:
3. Сварные швы и их расположение
4. Основные виды неразрушающегося контроля и сварных соединений группы сосудов.
5. Гидравлические испытания сосудов
6. Регистрация сосудов.
7. Техническое освидетельствование сосудов (наружный и внутренний осмотры гидравлическое испытание).
8. Техническое освидетельствование сосудов (внеочередное)
9. Виды технического освидетельствования сосудов
10. Классификация технологических трубопроводов с давлением до 10МПа.
11. Классификация технологических трубопроводов с давлением свыше 10МПа.
12. Запорная трубопроводная арматура.
13. Опоры и подвески трубопроводов.
14. Компенсации температурных деформаций трубопроводов.
15. Контроль качества сварных соединений стальных трубопроводов. Краткая характеристика.
16. Гидравлическое испытание на прочность и плотность трубопроводов.
17. Пневматическое испытание на прочность и плотность трубопроводов.
18. Ревизия трубопроводов с давлением до 10МПа.
19 Ревизия трубопроводов высокого давления свыше 10МПа.
20 Генеральная выборочная ревизия трубопроводов высокого давления.

   

Cтраница 3 из 10

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100