Оценка прочности фланца по ПНАЭ Г-7-002-86 при гидроиспытаниях (ГИ).

[кино84 32]

Приветствую Вас уважаемые коллеги! Прошу Вашей помощи в понимании категорий напряжений по ПНАЭ Г-7-002-86.

Задача моего расчета: оценить прочность при ГИ в детали фланец по категориям напряжений по ПНАЭ. Решаю задачу в Ansys WB, построил полностью фланц.соединение, но смотрю только деталь фланец. Веду анализ по линеаризованным напряжениям вдоль сечения, проходящего через концентратор. Мне не понятно, как сопоставить с ПНАЭ напряжения, полученные при линеаризации. Вот картинка с полученными данными:

По табл.5.2 ПНАЭ для фланцев, работающих при давлении рассматриваются только местные мемб-ые. В п.5.4.6 ПНАЭ стр.68 условия прочности при ГИ указаны такие: общ.мембр.(или σ1)< 1.35*[σ]  и  σ₂ < 1.7*[σ], где [σ] - номин.допускаемое напряжение. На 1.35*[σ] проверять фланец не надо, т.к. здесь проверяются общие мембранные - это вроде мне понятно. Так вот можно ли сравнивать полученные 55.558 МПа (см.картинку) с 1,7*[σ], если коэф 1,7 (по п.5.4.6) идет для суммы общих или местн.мембранных и общ.изгибных???  Или же можно сравнить 109,33 МПа с 1,7*[σ] и плевать, что там изгибная составляющая присутствует???

Помогите пожалуйста у кого такой опыт был.

 

 

 

 

[Guterfreund 75]

26 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Выдумка начинается с того момента когда тензор напряжений делят на тензор мембранных напряжений и тензор изгибных напряжений. А потом делят на местные напряжения и общие напряжения...

Весь смысл в том, что люди думают, что оценку прочности они проводят по допускаемым напряжения, а в большинстве случаев это не так и расчёт ведётся по предельным состояниям,  завуалированным под допускаемые напряжения.

 

Чтобы понять суть категоризации напряжений нужно в первую очередь понять с какими предельными состояниями они  связаны.

 

На самом деле, известно, что сама по себе категоризация - вещь субъективная и разные расчетчики часто выделяют разные значения по группам напряжений.

 

Объективным является нелинейный расчет с учётом пластики материала.

 

И да, многие забывают, что все это волшебство касается пластичных материалов. Например, некоторые титановые сплавы не могут быть оценены с применением норм пнаэ...

Изменено 19 декабря 2021 пользователем Guterfreund

[ДОБРЯК 606]

2 минуты назад, Guterfreund сказал:

Весь смысл в том, что люди думают, что оценку прочности они проводят по допускаемым напряжения, а в большинстве случаев это не так и расчёт ведётся по предельным состояниям,  завуалированным под допускаемые напряжения.

Весь смысл в том, как делить тензор напряжений в точке на изгибный и мембранный.

Выдумка с этого начинается. Как разделить тензор на два тензора. 

И что с ними делать дальше?

Это игра слов. Заменить слова допускаемые напряжения на слова предельное состояние...

[кино84 32]

По результатам моей линеар-ии присутствует некое напряжение Peak = 235 МПа. Это напряжение сосредоточено на всей окружности галтели и на ее глубину не более 1,275 мм (см. самый 1й рисунок). А конкретные цифры я выделил на рисунке выше. По видео https://www.youtube.com/watch?v=O4ueEJtPZQ4 (см.7:45)  Peak - это остаточное напряжение и оно обозначено, как нелинейная составляющая. Получается что в толщине галтели менее 1,275мм металл уже находится в стадии упругопластической работы???!!!

И главное обращать ли мне на эти 235 МПа внимание при анализе прочности при ГИ (t=20C)???

 

Изменено 19 декабря 2021 пользователем кино84

[Guterfreund 75]

59 минут назад, кино84 сказал:

обращать ли мне на эти 235 МПа внимание при анализе прочности при ГИ

не обращать!

https://drive.google.com/file/d/1EZTFss8DNipupM2UQCGWUcR0eZybu4d6/view?usp=sharing

 

Ну а теперь пряники:

WRC Bulletin 429 Feb. 1998 3D Stress Criteria Guidelines for Application

[кино84 32]

Огромное Вам спасибо!!! Не мог найти нигде. Буду изучать...

20 минут назад, Guterfreund сказал:

не обращать!

А при расчете на НУЭ нужно обращать внимание на Peak???

[Fedor 1 613]

Цитата

Максимальная разница 15%. А это уже приличная цифра!

Точность любых теорий прочности не меньше этой цифры... :)

В букварях по сопромату написано, что говорить о изгибных и мембранных напряжениях стоит за пределами 1.5 толщины балки. До этого трехмерное напряженное состояние и применение к нему балочного - оболочечного подхода научно не обосновано ... 

Изменено 20 декабря 2021 пользователем Fedor

[Guterfreund 75]

14 часов назад, кино84 сказал:

А при расчете на НУЭ нужно обращать внимание на Peak???

Если Вы расчёт на циклику планируете, то нужно. Но это уже отдельная история... 

2 часа назад, Fedor сказал:

Цитата

Максимальная разница 15%. А это уже приличная цифра!

Точность любых теорий прочности не меньше этой цифры... :)

Здесь 15%, там 15%, набежать может не мало. Зачем с этим играть? Если написано, что все аналитические зависимости и допускаемые напряжения применимы для третьей теории прочности, от этого и нужно отталкиваться.

[Jesse 968]

19.12.2021 в 09:21, ДОБРЯК сказал:

Выдумка начинается с того момента когда тензор напряжений делят на тензор мембранных напряжений и тензор изгибных напряжений. А потом делят на местные напряжения и общие напряжения...

тензор напряжений не делят на "изгибный" и "мембранный".
Общую трёхмерную вариационную задачу механики сплошной среды (по методу Власова вроде) сводят к двумерной (теория оболочек) или одномерной (стержни/балки). И там уже вылезают мембранные и изгибные. 
Короче, для упрощения жизни это придумали. Потому что 50 лет не у каждого под рукой был МКЭ.

 

19.12.2021 в 09:52, ДОБРЯК сказал:

Выдумка с этого начинается. Как разделить тензор на два тензора. 

любой тензор можно представить в виду суммы трёх: шарового, девиатора и антисимметричного. Для тензора напряжений Коши что в механике всё симметрично получается, соотв-но антисимметричный ==0.

[ДОБРЯК 606]

9 минут назад, Jesse сказал:

тензор напряжений не делят на "изгибный" и "мембранный".
Общую трёхмерную вариационную задачу механики сплошной среды (по методу Власова вроде) сводят к двумерной (теория оболочек) или одномерной (стержни/балки). И там уже вылезают мембранные и изгибные. 

Я внимательно читаю тему. Про какие изгибные и мембранные напряжения идет речь для этой сетки?

 

17.12.2021 в 14:46, кино84 сказал:

Вот картинка с полученными данными:

По табл.5.2 ПНАЭ для фланцев, работающих при давлении рассматриваются только местные мемб-ые. В п.5.4.6 ПНАЭ стр.68 условия прочности при ГИ указаны такие: общ.мембр...

 

Как вы сведете эту задачу к оболочкам или стержням. Откуда появятся мембранные напряжения. Откуда появится тензор мембранных напряжений?

19.12.2021 в 01:38, кино84 сказал:

Поэтому во фланцах все мемб-ые нап-ия, полученные путем линеар-ии нужно рассматривать как местные.

Еще один загадочный термин линеаризация напряжений. 

[Fedor 1 613]

Цитата

 написано, что все аналитические зависимости и допускаемые напряжения применимы для третьей теории прочности, от этого и нужно отталкиваться.

Это только для пластичных материалов, а если стали качественные закаленные и прочные, то логичнее использовать главные напряжения. Кроме того при сварке бывают хрупкие зоны... 

Цитата

И там уже вылезают мембранные и изгибные. 
Короче, для упрощения жизни это придумали. Потому что 50 лет не у каждого под рукой был МКЭ.

теперь многие прежние допущения для упрощения только проблемы порождают. Так например произошло с коэффициентом Пуассона 0.5 во многих случаях ... :) 

[Jesse 968]

25 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Я внимательно читаю тему. Про какие изгибные и мембранные напряжения идет речь для этой сетки?

как конкретно в Ансисе линеаризация проводится это документацию читать надо. 

 

7 минут назад, Fedor сказал:

теперь многие прежние допущения для упрощения только проблемы порождают. Так например произошло с коэффициентом Пуассона 0.5 во многих случаях ...

основная проблема - это то что нормативка зачаствую "не поспевает" за расчетными возможностями. То есть когда уже давно можно считать по более точному Мизесу в 3Д, требуют сравнивать "мембранные и изгибные" с допускаемыми. По тому же ПНАЭгу миллион этих разных категорий напряжений, причём не всегда получается подобрать категорию под свой случай.

[Fedor 1 613]

А не надо ничего изобретать, есть же грамотные книжки, незачем их плохо переписывать в нормативках в поисках новизны с актуальностью .  :)

[Fedor 1 613]

Цитата

etable, , smisc, 31! осевое напряжение
etable, , smisc, 32! осевое напряжение + изгиб y
etable, , smisc, 33! осевое напряжение - изгиб y
etable, , smisc, 34! осевое напряжение + изгиб z
etable, , smisc, 35! осевое напряжение - изгиб z

Вот, например , в ансисе есть сразу 

Цитата

 конкретно в Ансисе линеаризация проводится

Там судя по книжкам два варианта , или поэлементно с разрывами вдоль ребер или осредняют на границах :)

Если разные материалы , то полезнее первый подход, потому что при одинаковых деформациях разные напряжения могут быть. Например такая ситуация в арматуре и бетоне соединенных в железобетон :) 

[Guterfreund 75]

5 часов назад, Fedor сказал:

Цитата

 написано, что все аналитические зависимости и допускаемые напряжения применимы для третьей теории прочности, от этого и нужно отталкиваться.

Это только для пластичных материалов, а если стали качественные закаленные и прочные, то логичнее использовать главные напряжения.

Например, ГОСТ 34233 на сосуды под давлением чётко определяет какие материалы в рамках данного ГОСТ считаются пластичными. Там ориентируются на отношение пределов текучести и прочности, а также на ударную вязкость и относительное удлинение.  Все, что не вписывается в понятие пластичный материал (например, высокопрочные стали) по этому ГОСТ рассчитывать нельзя. Та же тема и с атомными нормами, только без конкретизации по параметрам пластичности.

5 часов назад, ДОБРЯК сказал:

Я внимательно читаю тему. Про какие изгибные и мембранные напряжения идет речь для этой сетки?

Я считаю, если есть сомнения, какие напряжения записать в конкретные категории, нужно выполнить пластический расчёт и посмотреть от каких нагрузок какая потеря несущей способности происходит. Например, затяг шпилек - это изгиб и пластический шарнир в сечении, по которому автор проводил линеаризацию. Давление - это разрыв по образующей в цилиндрической части фланцы. 

[Jesse 968]

1 час назад, Guterfreund сказал:

Я считаю, если есть сомнения, какие напряжения записать в конкретные категории, нужно выполнить пластический расчёт и посмотреть от каких нагрузок какая потеря несущей способности происходит.

Не жадно ли на пластику замахиваться?

Изменено 20 декабря 2021 пользователем Jesse

[Guterfreund 75]

27 минут назад, Jesse сказал:

Не жадно ли на пластику замахиваться?

Не вижу абсолютно никаких проблем с этим. Я уже писал, что считаю такие расчёты наиболее правильными.

[кино84 32]

4 часа назад, Guterfreund сказал:

затяг шпилек - это изгиб и пластический шарнир в сечении, по которому автор проводил линеаризацию. 

Так все-таки напряжение Peak показывает, что на поверхностном слое имеет место упругопластическая стадия работы стали???, как я и писал в сообщении 19.12.2021 в 20:17. Это так?

Где же ясность?)))

[статист 609]

10 часов назад, кино84 сказал:

Так все-таки напряжение Peak показывает, что на поверхностном слое имеет место упругопластическая стадия работы стали???, как я и писал в сообщении 19.12.2021 в 20:17. Это так?

Где же ясность?)))

Напряжения Peak - это когда из ваших линеаризованных напряжений твердого тела вычитаем мембранные и вычитаем изгибные. Все что осталось - это Peak. В нормах на прочность они не используются, только для расчета малоцикловой усталости. Считайте это локальной зоной напряжений. А упругопластичная или нет - это от величины Peak зависит.

[кино84 32]

3 часа назад, статист сказал:

А упругопластичная или нет - это от величины Peak зависит.

Мин.значение предела текучести R^T_p0,2 стали (22К поковка КП215 при t=20С) моего фланца - 215 МПа, см. ПНАЭ стр.125. Величина Peak по моим расчетам 235 МПа. Получается, что поверхностный слой галтели находится в зоне текучести. Правильно я понимаю?

[ДОБРЯК 606]

18 часов назад, статист сказал:

Напряжения Peak - это когда из ваших линеаризованных напряжений твердого тела вычитаем мембранные и вычитаем изгибные. Все что осталось - это Peak.

Уже появился третий тензор напряжений. 

 

18 часов назад, статист сказал:

В нормах на прочность они не используются, только для расчета малоцикловой усталости.

Для расчета малоцикловой усталости.

С таким интересом читаю эту тему, столько нового узнаю. Может кто-нибудь знает как волшебная кнопочка с названием "вычисление" линеаризованных напряжений делит тензор напряжений в точке на мембранные напряжения + изгибные напряжения + напряжения малоцикловой усталости.