Jump to content

Расчет на прочность радиатора отопления


Recommended Posts

dolivanov

Считаем стальной радиатор отопления. Интересует расчет на прочность при рабочем и испытательном внутреннем давлении – 9 и 13.5 Атм.

Сделали модель радиатора в 3D, на ее основе создали оболочечную модель. Нагрузили изнутри давлением. Получили:

При рабочем давлении 9 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 250 МПа, что ниже предела текучести стали (DC01), но довольно высоки.

При испытательном давлении 13.5 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 380 МПа, что близко к пределу прочности.

Сделали расчет в 3D, уровни напряжений получили примерно те же.

 

Возникло сомнение в верности граничных условий, а именно в нагружении изнутри по всей поверхности рабочим и испытательным давлением. Может быть следует рассчитать связанную задачу? Но тогда неясно, какой перепад давления задавать между входом и выходом из радиатора, то есть мы не знаем гидравлическое сопротивление радиатора.

Или не стоит заморачиваться, а принять полученные значения несмотря на то, что кажутся завышенными.

 

 

3D модель радиатор.png

stress радиатор.png

Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
Jesse
6 минут назад, dolivanov сказал:

При рабочем давлении 9 Атм - эквивалентные напряжения на уровне 250 МПа

так 250 - это максимум на шкале. Там где оранжевое судя по  эпюре в районе 160-170 будет

Link to post
Share on other sites
dolivanov

Сделал более детальный рисунок.

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

stress радиатор1.png

Link to post
Share on other sites
статист
1 минуту назад, dolivanov сказал:

Сделал более детальный рисунок.

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

stress радиатор1.png

Вас же интересуют 13.5 амт? Есть ли при таком давлении картинка?

Link to post
Share on other sites
Jesse
5 минут назад, dolivanov сказал:

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

ну, 190 не 250. Максимум, наверно, в заделке)

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
dolivanov
3 минуты назад, статист сказал:

Вас же интересуют 13.5 амт? Есть ли при таком давлении картинка?

Считаем и при 9, и при 13.5.

 

Первое - рабочее, второе - тестовое (этим давлением радиатор проверяют на протечки).

 

Основной вопрос даже не в том, что анализировать, а в том, верно ли мы понимаем, что в качестве граничного условия надо задавать внутреннее давление 9 Атм или же надо решать связанную задачу, выяснить распределение давления теплоносителя и его использовать в прочностном расчете, так как есть предположение, что в этом случае давление на стенках будет меньше заданного 9 Атм.

stress радиатор13.5Атм.png

1 минуту назад, Jesse сказал:

ну, 190 не 250. Максимум, наверно, в заделке)

Неа, в заделке там больше, его сознательно не учитываем.

 

Вот на картинке 228 МПа.

stress радиатор2.png

Link to post
Share on other sites
Jesse
10 минут назад, dolivanov сказал:

Видно, что более 190 МПа достигается в местах наибольшей кривизны.

@статист даже если по мембранным смотреть (в данном случае именно они критерий, т.к. в месте максимум оболочка гладкая и изгиба не будет как я понимаю), то многовато 190 получается. У нас для нержавейки для 50 град по ПНАЭ 130 допускаемые.. 190 и "для гражданки" много будет..))

Link to post
Share on other sites
статист
1 минуту назад, dolivanov сказал:

Считаем и при 9, и при 13.5.

 

Первое - рабочее, второе - тестовое (этим давлением радиатор проверяют на протечки).

 

Основной вопрос даже не в том, что анализировать, а в том, верно ли мы понимаем, что в качестве граничного условия надо задавать внутреннее давление 9 Атм или же надо решать связанную задачу, выяснить распределение давления теплоносителя и его использовать в прочностном расчете, так как есть предположение, что в этом случае давление на стенках будет меньше заданного 9 Атм.

stress радиатор13.5Атм.png

Я полагаю что числа 9 и 13.5 даны с некоторым запасом. Если вы по нему проходите по прочности, то можно на этом остановиться. Если нет, то у вас два пути - или изменять конструкцию, например, делать радиатор толще, или проводить дополнительное исследование связанной задачи. Я подозреваю, первый путь легче.

Link to post
Share on other sites
dolivanov

Да, забыл сказать, сталь DC01 или 08Ю.

 

 

Link to post
Share on other sites
Jesse
4 минуты назад, dolivanov сказал:

Вот на картинке 228 МПа.

ужс)
Радиатор кто конструировал?)

Link to post
Share on other sites
dolivanov
Только что, статист сказал:

Я полагаю что числа 9 и 13.5 даны с некоторым запасом. Если вы по нему проходите по прочности, то можно на этом остановиться. Если нет, то у вас два пути - или изменять конструкцию, например, делать радиатор толще, или проводить дополнительное исследование связанной задачи. Я подозреваю, первый путь легче.

Да, верно. 9 Атм, как нам сказали, в реальности не достигается, это максимальное рабочее. 

 

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится. 

2 минуты назад, Jesse сказал:

ужс)
Радиатор кто конструировал?)

не скажу)

 

Вот этот ужс меня сильно смущает. 

Link to post
Share on other sites
Jesse
4 минуты назад, dolivanov сказал:

это максимальное рабочее. 

скорее расчётное *при нормальном рабочем режиме

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites
dolivanov
1 минуту назад, Jesse сказал:

скорее расчётное *при нормальном рабочем режиме

Если быть точным , то это давление называется рабочее избыточное до 9 Атм.

Link to post
Share on other sites
Jesse
8 минут назад, dolivanov сказал:

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится. 

сейчас вам надо доказать, что считать надо на мЕньшие нагрузки:biggrin:обычное дело. Привыкайте

Link to post
Share on other sites
статист
9 минут назад, Jesse сказал:

@статист даже если по мембранным смотреть (в данном случае именно они критерий, т.к. в месте максимум оболочка гладкая и изгиба не будет как я понимаю), то многовато 190 получается.

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

Но там скорее все изгибные будут на перепадах. Но в принципе, надо просто посмотреть.

7 минут назад, dolivanov сказал:

Задача в утолщении стенок радиатора  не стоит, они выпускаются и менять конструкцию никто не будет. Сейчас надо показать, что при данной толщине стенок и давлении ничего не разрушится.

При данной толщине стенок еще надо толщину на коррозию нужно отбросить.

Посчитайте по госту с запасами. Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ, но это уже нужно обосновывать. И после этого уже можно говорить о дальнейшем исследовании.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Кварк

Подскажите, что почитать, где доходчиво про расчёт оболочек говорится. Сопромат на среднем уровне. 

Link to post
Share on other sites
Jesse
1 минуту назад, статист сказал:

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

не. Я про выбор критерия. В нормах, бывает, оценивают только мембранным (допускаемые суть только мембранные напряжения). А бывает критерий мембрана+изгиб. Когда какой критерий выбирать тоже нетривиальная задачка..:smile:

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
dolivanov
2 минуты назад, статист сказал:

Мембранные будут меньше.

Напряжения = Мембранные + изгибные.

Но там скорее все изгибные будут на перепадах. Но в принципе, надо просто посмотреть.

При данной толщине стенок еще надо толщину на коррозию нужно отбросить.

Посчитайте по госту с запасами. Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ, но это уже нужно обосновывать. И после этого уже можно говорить о дальнейшем исследовании.

С коррозией следующий этап.

1 этап - считаем без коррозии.

2 этап - делаем стенку тоньше. Я нашел данные для радиаторов отопления ежегодное снижение толщины стенки в зависимости от жесткости воды. Был эксперимент, исследовались такие же радиаторы.

Link to post
Share on other sites
статист
1 минуту назад, Кварк сказал:

Подскажите, что почитать, где доходчиво про расчёт оболочек говорится. Сопромат на среднем уровне. 

Тимошенко Пластины и оболочки или Новожилов Теория тонких оболочек

 

 

 

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
dolivanov
Только что, Jesse сказал:

не. Я про выбор критерия. В нормах, бывает, оценивают только мембранным (допускаемые суть только мембранные напряжения). А бывает критерий мембрана+изгиб. Когда какой критерий выбирать тоже нетривиальная задачка..:smile:

В любом случае, в ГОСТ 34233.1 — 2017 допускаемых напряжений выше 196 МПа я не нашел, а реально это около 150 МПа. У меня даже рядом таких цифр не получается.

Link to post
Share on other sites
статист
Только что, dolivanov сказал:

В любом случае, в ГОСТ 34233.1 — 2017 допускаемых напряжений выше 196 МПа я не нашел, а реально это около 150 МПа. У меня даже рядом таких цифр не получается.

150 МПа это какие напряжения?

2 минуты назад, dolivanov сказал:

С коррозией следующий этап.

1 этап - считаем без коррозии.

2 этап - делаем стенку тоньше. Я нашел данные для радиаторов отопления ежегодное снижение толщины стенки в зависимости от жесткости воды. Был эксперимент, исследовались такие же радиаторы.

Вы будете делать двойную работу. Но благо в воркбенч толщину оболочки поменять не сложно. 

Link to post
Share on other sites
Кварк

Что такое мембранные напряжения? 

Я правильно понимаю, что у оболочки нужно учитывать напряжения с учётом деформации, т. е.  изменения первоначальной формы. и именно это и называют мембранными напряжениями?

Боюсь, сам не уловлю быстро из номинальных определений. 

Link to post
Share on other sites
dolivanov
6 минут назад, статист сказал:

150 МПа это какие напряжения?

Вы будете делать двойную работу. Но благо в воркбенч толщину оболочки поменять не сложно. 

150 - допускаемые напряжения для сталей из ГОСТа при 100 градусах Цельсия. Моей марки стали в ГОСТе нет, смотрю примерные цифры из него.

По поводу воркбенч - поэтому и считаю в оболочках, чтобы было просто менять толщину. 

В 3D постановке тоже прикинул, напряжения получаются тоже высокие, около 250 МПа, что с оболочечной постановкой сошлось. 

Считал с разными условиями закрепления, в полной и симметричной постановках, результат примерно одинаковый, меня не устраивает.) Поэтому и думаю в сторону решения связанной задачи, хотя с ней возни будет намного больше. 

Link to post
Share on other sites
Jesse
11 минут назад, dolivanov сказал:

в ГОСТ 34233.1 — 2017

попробуйте вывести не Мизес, а макс касат напр.
крит.jpg
По моему опыту они, как правило, получаются больше.. но мало ли.

 

11 минут назад, dolivanov сказал:

допускаемых напряжений выше 196 МПа

у вас весьма большой спектр допускаемых.
сигма.jpg
Покурите, мало ли [g]R даст намного бОльшие допускаемые.. типа и изгиб, и мембрану местные/общие учитывает, и температуру

Link to post
Share on other sites
karachun
30 минут назад, dolivanov сказал:

или же надо решать связанную задачу, выяснить распределение давления теплоносителя

А зачем? Если батарея будет иметь высоту 1 метр то за счет гидростатики в ней разница давлений будет порядка 0.1 атм. Т.е. вместо 13.5 атм вы получите от 13.4 до 13.5. На результат это практически не повлияет.

Link to post
Share on other sites
Jesse
7 минут назад, Кварк сказал:

Что такое мембранные напряжения? 

кваква.jpg

8 минут назад, Кварк сказал:

Я правильно понимаю, что у оболочки нужно учитывать напряжения с учётом деформации, т. е.  изменения первоначальной формы

не)

Link to post
Share on other sites
dolivanov
2 минуты назад, karachun сказал:

А зачем? Если батарея будет иметь высоту 1 метр то за счет гидростатики в ней разница давлений будет порядка 0.1 атм. Т.е. вместо 13.5 атм вы получите от 13.4 до 13.5. На результат это практически не повлияет.

Согласен, но мало ли.

Link to post
Share on other sites
Кварк
1 минуту назад, Jesse сказал:

кваква.jpg

не)

Напряжения распределяются равномерно у мембраны , а в случае балки - нет. Правильно? 

Link to post
Share on other sites
статист
9 минут назад, Кварк сказал:

Напряжения распределяются равномерно у мембраны , а в случае балки - нет. Правильно? 

Общие напряжения по толщине оболочки раскладываются на мембранные (равномерное распределение по толщине) + изгибные (по краям максимум, в центре ноль). Для твердых тел, если вычленять линеаризованные напряжения, еще могут появиться пиковые напряжения.

Link to post
Share on other sites
Кварк
7 минут назад, статист сказал:

Общие напряжения по толщине оболочки раскладываются на мембранные (равномерное распределение по толщине) + изгибные (по краям максимум, в центре ноль). Для твердых тел, если вычленять линеаризованные напряжения, еще могут появиться пиковые напряжения.

Ну они откуда появляются такие равномерные? Из-за учёта деформации оболочки: принятия ей новой формы, наиболее выгодной по распределению напряжений, правильно? То есть оболочку раскладывают на мембрану, жёсткость которой очень мала и балку (пластину). Так? 

Link to post
Share on other sites
Jesse
20 минут назад, Кварк сказал:

Так? 

иди лучше книжки почитай которые тебе скинули:biggrin:

Link to post
Share on other sites
soklakov
2 часа назад, dolivanov сказал:

При испытательном давлении 13.5 Атм

испытание - в статике. так что никакой связанной Вам не надо. просто прикладываете давление изнутри.

 

Link to post
Share on other sites
dolivanov
7 минут назад, soklakov сказал:

испытание - в статике. так что никакой связанной Вам не надо. просто прикладываете давление изнутри.

 

Ну и мне непонятно, почему напряжения выше допустимых даже при нормальном давлении, а не при испытательном. Исходя из их экспериимеетов, радиатор рвется при давлении выше 20 Атм.

Link to post
Share on other sites
vasillevich68
1 час назад, статист сказал:

Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ

:no: вот тут требуют 

Снимок000.JPG

 

Link to post
Share on other sites
dolivanov

А прав лия, если буду утверждать, что:

1. Если напряжение в конструкции не больше предела текучести, то она не разрушится, металл не потечёт при однократном таком нагружении. 

2. Если напряжение в конструкции ниже допустимого (или предела выносливости), то при таком нагружении конструкция будет работать условно бесконечно?

Link to post
Share on other sites
Jesse
15 минут назад, dolivanov сказал:

Если напряжение в конструкции не больше предела текучести, то она не разрушится, металл не потечёт при однократном таком нагружении. 

неправильно, потому что в статике вы много чего не учитываете (например, динамический характер нарастания давления и много чего ещё). Поэтому и делают запасы - берут как критерий не предел текучести, а допускаемые

 

16 минут назад, dolivanov сказал:

Если напряжение в конструкции ниже допустимого (или предела выносливости), то при таком нагружении конструкция будет работать условно бесконечно?

да, но тут опять-таки надо брать допускаемые с опр-м коэф-м запаса по отношению к пределу выносливости..

Link to post
Share on other sites
vasillevich68

@dolivanov , а Вы для какой страны считаете свои батареи? Это я к тому, что Вы, как-то подозрительно, давление меряете атмосферами, и материал у Вас, по евронормам. Если Ваши батареи не для постсоветского пространства, то и считать их наверное, надо по евростандартам, а по ним, ели я не ошибаюсь, требования мягче. Помнится, после снятия "железного занавеса", много народу пострадало от европейской сантехники, которая просто лопалась на российском водопроводе и отоплении.

Link to post
Share on other sites
dolivanov
30 минут назад, vasillevich68 сказал:

@dolivanov , а Вы для какой страны считаете свои батареи? Это я к тому, что Вы, как-то подозрительно, давление меряете атмосферами, и материал у Вас, по евронормам. Если Ваши батареи не для постсоветского пространства, то и считать их наверное, надо по евростандартам, а по ним, ели я не ошибаюсь, требования мягче. Помнится, после снятия "железного занавеса", много народу пострадало от европейской сантехники, которая просто лопалась на российском водопроводе и отоплении.

Для России. Атмосферы мне самому привычнее, а сталь - такую дал заказчик.

Link to post
Share on other sites
AlexArt
45 минут назад, vasillevich68 сказал:

Помнится, после снятия "железного занавеса", много народу пострадало от европейской сантехники, которая просто лопалась на российском водопроводе и отоплении.

Эээ... я бы попросил бы на "гей-европу" не наезжать. Лопаются потому как у нас давление в системе снабжения выше, чем в Европе.

 

@dolivanov , послушайте, у вас же все норм при шапочном знакомстве с вашей задаче. Допустимые сколько? min(σт(t)/1,5; σm(t)/2.4)? Потом на 1,5 умножайте. Сколько будет? Вообще ГОСТ почитайте внимательно. Все у вас норм на первый взгляд. Вы не абсолюты смотрите, а соотношения... Вам уже @статист раза два минимум на это указал.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • gudstartup
      NTFS это не расширение а тип файловой системы вашего usb накопителя и чтобы правильно работать она должна  поддерживаться программным обеспечением вашего NC компьютера иметь соответствующий драйвер для этой ФС как собственно  и для VFAT, FAT,FAT32. FAT16 имеют ограничения по размеру диска
    • gudstartup
      @Valerii16 Вот что писали в теме про маяк 600 вы кстати тоже в обсуждении участвовали.
    • persona1980_1
      Пардон вот с линиями построения:  
    • Valerii16
      Старые это маяк-600,модернезированые в 2017,новые -это  МАЯК-610 модернизироные в 2020. Может из того что разные стоят ПРЦ-на маяк-600 ,по моему прц-6,на маяк-610 прц-7.Особенность в том что не которые флешки не открываються на маяк-610. Маяк-610 увидит флешку с расширением NTFS? Может разные файловые системы?
    • ДОБРЯК
      @Fedor узнаете свою "новую" технологию, которую вы открыли первый в мире. А до вас якобы функции формы угадывали. В 1964 году уже все было открыто. Я же говорю переписали Зенкевича и голову всем морочите на форуме уже 15 лет своим открытием.
    • gudstartup
      Это просто ошеломительная новость 2Р22 и USB а  вы часом ничего не попутали или вы соединялись с ними через через DNC терминал где в качествен носителя программ используется usb флэш! Наверное мы пропустили скачок в ветви эволюции 2Р22!  
    • Саня222
      Бугагагааг!! Случайно нашел как сделать!!!При создании кромка-ребро нужно было всего лишь выбрать СРАЗУ ОБЕ КРОМКИ!! и применить затупленный угол. а если применять фаску то деталь не развернуть.  
    • Anat2015
      Новые, старые, загадками говорите. Конкретно, что за УЧПУ? И да, 2Р22 имели порты для USB? Я что-то пропустил. Смотря какой комп в нем стоит...
    • Саня222
      пичаль . Спасибо!
    • Aleksey1488
      Доброго времени суток. Если есть те у кого сохранилась тех. документация на МС032, поделитесь по возможности. Либо облаком, либо на почту - 122.122.2@mail.ru Заранее благодарю!
×
×
  • Create New...