Расчет на прочность радиатора отопления

[dolivanov 7]

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.

 

 

[dolivanov 7]

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..

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.

[статист 608]

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. 

[Кварк 126]

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. 

[dolivanov 7]

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. 

[Jesse 958]

11 минут назад, dolivanov сказал:

в ГОСТ 34233.1 — 2017

попробуйте вывести не Мизес, а макс касат напр.

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.

Покурите, мало ли [g]_R даст намного бОльшие допускаемые.. типа и изгиб, и мембрану местные/общие учитывает, и температуру

[karachun 2 038]

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.

[Jesse 958]

7 минут назад, Кварк сказал:

Что такое мембранные напряжения? 

8 минут назад, Кварк сказал:

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

не)

[dolivanov 7]

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.

[Кварк 126]

1 минуту назад, Jesse сказал:

не)

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

[статист 608]

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.

[Кварк 126]

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? 

[Jesse 958]

20 минут назад, Кварк сказал:

Так? 

иди лучше книжки почитай которые тебе скинули

[soklakov 1 475]

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.

 

[dolivanov 7]

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.

[vasillevich68 699]

1 час назад, статист сказал:

Запасы можно даже поменьше брать, у Вас же не газ

 вот тут требуют 

 

[dolivanov 7]

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?

[Jesse 958]

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..

[vasillevich68 699]

@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.

[dolivanov 7]

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.

[AlexArt 278]

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.