Влияние температуры на напряжения

[elnino 15]

Добрый день.

Если в статическом линейном анализе задать температуру, то она влияет на результаты напряжений. Подскажите по каким формулам считается эта зависимость. Просто получаются более достоверные данные, если не задавать температуру, а смотреть предел прочности по табличным данным при данной температуре. Т.е. смотреть напряжения при 20 градусах, и сравнивать их с допустимыми напряжениями при данной температуре.

Как правильно считать такие задачи.

Сталь используется 1.4852, рабочая температура 1000 градусов. При 100000ч предельные напряжения 9МПа.

Edited February 4, 2025 by elnino

[maxx2000 1,161]

Да так и считают, сначала нагревают деталь, потом модель полученную на этом этапе передают для последующих расчётов.

[dikovich2 12]

11 минут назад, maxx2000 сказал:

Да так и считают, сначала нагревают деталь, потом модель полученную на этом этапе передают для последующих расчётов.

Я так понял, что распределение температуры по конструкции уже известно (наверно, везде одинаковая). Так что, тепловой расчёт не нужен. Сразу статика с учётом тепловой нагрузки.

37 минут назад, elnino сказал:

не задавать температуру, а смотреть предел прочности по табличным данным при данной температуре

Так нельзя. Вы не учтёте тепловые нагрузки. Нужно именно задать температуру и провести статический расчёт. И при оценке прочности брать характеристики материала при данной температуре.

Учёт тепловой нагрузки учитывается через коэффициент температурного расширения материала. Простейший пример: нагрели защемлённый пруток. В свободном состоянии он бы удлинился, но защемление не даёт и появляются напряжения. Это удлинение можно приложить в статике (без температуры и защемления с одной стороны) и получите напряжение, как с температурой и защемлением с обоих сторон.

[maxx2000 1,161]

@dikovich2 ну как бы неизвестно что за конструкция, может это какой нить п-образный палет с заготовками, который с ними в печку попадает, и который даже пустой при нагреве становится кривым как бык пописал под собственным весом.

Кабы схемку аль чертеж — Мы б затеяли вертеж, Ну а так — ищи сколь хочешь, Черта лысого найдешь!

[dikovich2 12]

Человек пишет:

54 минуты назад, elnino сказал:

Если в статическом линейном анализе задать температуру...

Т.е., проблема не в том, чтобы найти распределение температуры, а как её учесть в статике. Автор предлагает не прикладывать температуру в статике, а оценить прочность с учётом характеристик материала при заданной температуре.

[maxx2000 1,161]

Вообще-то он спрашивает как правильно считать такие задачи Т.е. можно ли обойтись без лишних телодвижений

[elnino 15]

52 минуты назад, maxx2000 сказал:

@dikovich2 ну как бы неизвестно что за конструкция, может это какой нить п-образный палет с заготовками, который с ними в печку попадает, и который даже пустой при нагреве становится кривым как бык пописал под собственным весом.

Кабы схемку аль чертеж — Мы б затеяли вертеж, Ну а так — ищи сколь хочешь, Черта лысого найдешь!

Змеевик из нержавейки в печке.

1 час назад, maxx2000 сказал:

Да так и считают, сначала нагревают деталь, потом модель полученную на этом этапе передают для последующих расчётов.

Как это сделать по шагам? Если я делаю статический расчет и задаю температуру, то у меня змеевик просто течет и там запаса прочности на 0,5МПа остается, в жизни это не так.

 

1 час назад, dikovich2 сказал:

Я так понял, что распределение температуры по конструкции уже известно (наверно, везде одинаковая). Так что, тепловой расчёт не нужен. Сразу статика с учётом тепловой нагрузки.

Да, температура стенок змеевика измерена и примерно 1000 градусов при максимальной рабочей температуре этой стали - 1100.

Edited February 4, 2025 by elnino

[maxx2000 1,161]

А змеевик пустой?

И почему ты решил что нагревая железку до 1000 градусов она не станет как сопля на ветру? В жизни как раз так и есть 

Даже холодная железка достаточной длинны при температуре 20 градусов согнётся под собственным весом.

[elnino 15]

1 минуту назад, maxx2000 сказал:

А змеевик пустой?

И почему ты решил что нагревая железку до 1000 градусов она не станет как сопля на ветру? В жизни как раз так и есть 

В жизни по змеевику идет охлаждающий газ с температурой примерно 700 градусов.

[maxx2000 1,161]

Ну теперь сам догадаешься или нет, почему у тебя труба стекает?

Она у тебя греется до бесконечности, а должна охлаждаться потоком газа, т.е. должен существовать теплообмен между стенками трубы и потоком газа.

На входе у тебя для газа скорость и температура, на выходе давление. Поправьте если ошибаюсь

Edited February 4, 2025 by maxx2000

[elnino 15]

3 минуты назад, maxx2000 сказал:

Ну теперь сам догадаешься или нет, почему у тебя труба стекает?

Она у тебя греется до бесконечности, а должна охлаждаться потом газа, т.е. должен существовать теплообмен между стенками трубы и потоком газа.

Так там же задается устоявшаяся стационарная температура, и эксперимент дает устоявшуюся температуру стенок 1000 градусов.

 

[dikovich2 12]

16 минут назад, elnino сказал:

меня змеевик просто течет

Например, в атомных нормах (ПНАЭ Г) номинальные допускаемые напряжения при температурной нагрузке до 2-х пределов текучести.

[maxx2000 1,161]

Т.е. газ стоит на месте, а не протекает сквозь трубу? Получается замкнутая система, т.е. нет отвода тепла от змеевика

Edited February 4, 2025 by maxx2000

[green_fly 135]

Решайте сопряженную нестационарную задачу теплообмен + нагрузки. Начальное состояние - комнатная температура, граничные условия - охлаждение изнутри, нагрев снаружи + закрепления. Время расчета - до выхода на стационар. Свойства материалов - зависимости от температуры, в том числе и предел упругости. В PrePoMax можно решить.

[dikovich2 12]

3 минуты назад, green_fly сказал:

Решайте сопряженную нестационарную задачу теплообмен + нагрузки

Зачем, если автор пишет, что температура устоявшаяся? Задача стационарная.

Edited February 4, 2025 by dikovich2

[elnino 15]

6 минут назад, maxx2000 сказал:

Т.е. газ стоит на месте, а не протекает сквозь трубу? Получается замкнутая система, т.е. нет отвода тепла от змеевика

Газ течет, получается теплообменник, внутри газ 700 градусов, снаружи печка. Но при эксперименте замерена устоявшаяся температура стенок змеевика 1000 градусов, почему тогда нельзя задать это как граничное условие?

4 минуты назад, green_fly сказал:

Решайте сопряженную нестационарную задачу теплообмен + нагрузки. Начальное состояние - комнатная температура, граничные условия - охлаждение изнутри, нагрев снаружи + закрепления. Время расчета - до выхода на стационар. Свойства материалов - зависимости от температуры, в том числе и предел упругости. В PrePoMax можно решить.

Да я ее и решаю в FlowSimulation, но хочется упростить расчет, задав граничными условиями температуру и давление.

[maxx2000 1,161]

@elnino 700 градусов на входе?

[green_fly 135]

Чтобы понять, как тепловое расширение влияет на трубку, геометрия которой нам известна при комнатной температуре.

[elnino 15]

Только что, maxx2000 сказал:

@elnino 700 градусов на входе?

Средняя примерно, на входе 590, на выходе 850.

[green_fly 135]

При разных температурах снаружи и внутри трубки в материале самой трубки будет перепад температур (логарифмическая зависимость).