V tomto článku se v krátké části probereme téma „stres v obruči“ s 23 fakty o stresu v obruči. V části vnějšího poloměru nebo vnitřního poloměru zůstává napětí obruče trubky maximální.
Výpočtem napětí obruče je odhadnuté napětí, které působí na tenkou obvodovou tlakovou nádobu. Pro odhad napětí obruče v kulovém tělese v některých krocích. Kroky jsou uvedeny níže,
- Vnitřní průměr dvorce a vnitřní tlak by se měly na začátku procesu znásobit.
- V dalším kroku by měl být výsledný materiál rozdělen čtyřikrát na tloušťku pláště.
- V konečné fázi rozdělte výslednici se společnou účinností.
Co je to hoop stress?
Obručové napětí lze vysvětlit jako napětí, které vzniká pro tlakový gradient kolem hranic trubky. Maximální velikost obručového napětí se objevuje ve vnějším poloměru a vnitřním poloměru trubky. Napětí obruče závisí na způsobu tlakový gradient.
Důvodem namáhání obruče je, že když je válec pod vnitřním tlakem, je dvojnásobek podélného napětí. V trubce jsou spoje podélného vytvářeného napětí dvakrát větší než obvodové spoje. Pokud je tlak aplikován na trubku rovnoměrně, pak bude napětí obruče v délce trubky stejnoměrné.
Co je to obručové napětí v tlakové nádobě?
Obručové napětí v tlakové nádobě působí kolmo ke směru k ose. Obručová napětí jsou obecně tahová. Napětí obruče se objevuje pro odolnost proti účinku prasknutí z aplikace tlaku.
Matematicky lze napsat pro napětí obruče v tlakové nádobě,
σθ = PDm/2t
Kde,
σθ = Obručový stres
P = Vnitřní tlak tlakové nádoby
Dm= střední průměr tlakové nádoby
t = Tloušťka stěny tlakové nádoby
U tenkostěnných tlakových nádob bude tloušťka uvažována jako jedna desetina poloměru nádoby, ne větší než jeho.
V systému Palce – libra – druhá jednotka pro vnitřní tlak tlakové nádoby vyjádřená jako rybníky – síla na čtvereční palec, jednotka pro Střední průměr tlakové nádoby jsou palce, jednotka pro tloušťku stěny tlakové nádoby palce a, V systému jednotky SI pro vnitřní tlak tlakové nádoby se vyjadřuje jako Pascal a jednotka pro Střední průměr tlakové nádoby je metr, jednotka pro tloušťku stěny měřiče tlakové nádoby.
Co je to obručové napětí v potrubí?
Obručové napětí v potrubí lze vysvětlit jako napětí ve stěně potrubí, které působí obvodově v profilu kolmém k ose podélníku trubky a stoupá tahem tekuté látky v potrubí.
Obručové napětí je ve skutečnosti funkcí, která má za úkol napínat trubku samostatně ve směru obvodu, přičemž napětí vzniká na stěně trubky vnitřním tlakem trubky zemním plynem nebo jinou tekutinou.
Obručový stres zvětšuje průměr trubky, přičemž podélné napětí roste s délkou trubky. Obručové napětí generované, když je válec pod vnitřním tlakem, je dvakrát větší než podélné napětí.
Vzorec pro namáhání obruče:
Barlowův vzorec se používá pro odhad napětí smyčky pro část stěny potrubí.
Vzorec pro napětí obruče lze zapsat jako,
σθ = PD/2t
Kde,
σθ = Obručový stres
P = Vnitřní tlak v potrubí
D = Průměr trubky
t = Tloušťka trubky
V jednotce SI se P (vnitřní tlak potrubí) vyjadřuje jako Pascal a jednotkou pro D (průměr potrubí) je metr, jednotkou pro t (tloušťka stěny potrubí) je metr. V systému palec – libra – druhá jednotka P (vnitřní tlak trubky) vyjadřuje jako rybníky – sílu na čtvereční palec a jednotka pro D (průměr trubky) jsou palce, jednotka pro t (tloušťka stěny trubky) je palců.
Vzorec namáhání obruče pro tlustý válec:
Tangenciální stresové a radiální napětí ve válci se silnostěnnými trubkami nebo válci s vnitřním tlakem, vnější tlak s uzavřenými konci.
Vzorec namáhání obruče v případě silného válce se třemi sekcemi. Níže jsou uvedeny tři sekce,
- Obručové napětí ve směru osy
- Obručové napětí ve směru obvodu
- Obručové napětí ve směru radiálu
Obručové napětí ve směru osy:-
Obručové napětí ve směru osy v určitém bodě stěny válce nebo trubky lze zapsat jako,
Kde,
σa= Obručové napětí ve směru osy a jednotka je MPa, psi.
pi = Vnitřní tlak válce nebo trubky a jednotky je MPa, psi.
ri = Vnitřní poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
po = Vnější tlak pro válec nebo trubku a jednotku je MPa, psi.
ro = Vnější poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
Obručové napětí ve směru obvodu:-
Obručové napětí ve směru obvodu v určitém bodě stěny válce nebo trubky lze zapsat jako,
Kde,
σc = Obručové napětí ve směru obvodu a jednotky je MPa, psi.
pi = Vnitřní tlak válce nebo trubky a jednotky je MPa, psi.
ri = Vnitřní poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
po = Vnější tlak pro válec nebo trubku a jednotku je MPa, psi.
ro = Vnější poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
r = Poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in. (ri < r < ro)
Maximální napětí obruče pro válec nebo trubku je ri = r
Obručové napětí ve směru radiálu: -
Obručové napětí ve směru radiálu v určitém bodě stěny válce nebo trubky lze zapsat jako,
Kde,
σr = Obručové napětí ve směru radiálního obvodu a jednotky je MPa, psi.
pi = Vnitřní tlak válce nebo trubky a jednotky je MPa, psi.
ri= Vnitřní poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
po = Vnější tlak pro válec nebo trubku a jednotku je MPa, psi.
ro = Vnější poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
Vzorec namáhání obruče pro potrubí:
Barlowův vzorec se používá pro odhad napětí smyčky pro část stěny potrubí.
Vzorec pro napětí obruče lze zapsat jako,
σθ = PD/2t}
Kde,
σθ] = Obručové napětí
P = Vnitřní tlak v potrubí
D = Průměr trubky
t = Tloušťka trubky
V jednotce SI se P (vnitřní tlak potrubí) vyjadřuje jako Pascal a jednotkou pro D (průměr potrubí) je metr, jednotkou pro t (tloušťka stěny potrubí) je metr.
V systému palec – libra – druhá jednotka P (vnitřní tlak trubky) vyjadřuje jako rybníky – sílu na čtvereční palec a jednotka pro D (průměr trubky) jsou palce, jednotka pro t (tloušťka stěny trubky) je palců.
Vzorec namáhání obruče pro kouli:
Vzorec napětí smyčky pro kouli je diskutován v části níže,
- Vzorec napětí smyčky pro kouli v tenkostěnném průřezu
- Vzorec namáhání obruče pro kouli v silnostěnném průřezu
- Vzorec namáhání obruče pro kouli v silnostěnné části (pouze pro vnitřní tlak)
- Vzorec namáhání obruče pro kouli v silnostěnné části (pouze pro vnější tlak)
Vzorec napětí smyčky pro kouli v tenkostěnné části:-
Tenkostěnné části kulové trubky nebo válce, kde působí vnitřní tlak i vnější tlak, lze vyjádřit jako,
Pr/2t
Vzorec namáhání obruče pro kouli v silnostěnné části: -
Silnostěnné části kulové trubky a válce, kde působí vnitřní tlak i vnější tlak, lze vyjádřit jako,
Vzorec napětí smyčky pro kouli v silnostěnné části (pouze pro vnitřní tlak):-
Silnostěnné části trubky a válce, kde působí pouze vnitřní tlak, lze vyjádřit jako,
Vzorec namáhání obruče pro kouli v silnostěnné části (pouze pro vnější tlak):-
Silnostěnné části trubky a válce, kde působí pouze vnější tlak, lze vyjádřit jako,
Kde,
σh = Napětí a jednotka smyčky je MPa, psi.
P = Uvažovaný tlak a jednotka je MPa, psi.
pi = Vnitřní tlak válce nebo trubky a jednotky je MPa, psi.
ri = Vnitřní poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
po = Vnější tlak pro válec nebo trubku a jednotku je MPa, psi.
ro = Vnější poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
r = Poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
t = Tloušťka stěny válce nebo trubky a jednotky je mm, in.
Vzorec namáhání obruče pro kónický válec:
Vzorec napětí obruče pro kónický válec může být vyjádřen pro dvě podmínky. Podmínky jsou uvedeny níže,
- Když kapalná látka zůstává na povrchu pod y (y < d)
- Když kapalná látka zůstává na povrchu nad y nebo rovno y (y >d, y = d)
Případ: 1: Když kapalná látka zůstává na povrchu pod y (y < d):-
Meridiální stres:
σ1 = δytanα/2tcosα (d-2y/3)
Obručové napětí nebo obvodové napětí:
Radiální posunutí obvodu:
Změna výšky dimenze y:
Otočení meridiánu z nezatíženého stavu:
Případ: 2: Když kapalná látka zůstává na povrchu nad y nebo rovno y (y >d, y = d):-
Meridiální stres:
Obručové napětí nebo obvodové napětí:
σ2 = 0
Radiální posunutí obvodu:
Změna výšky dimenze y:
Otočení meridiánu z nezatíženého stavu:
Kde,
σ1 = Napětí obruče a jednotka je lbs/in2
σ2 = Napětí obruče a jednotka je lbs/in2
E = Modul pružnosti a jednotka je lbs/in2
ψ = Otočení meridiánu z nezatíženého stavu.
v = Poissonův poměr a je o jednotku menší.
Δ= Hustota kapaliny a jednotka je lbs/in3
d = Hladina kapaliny a jednotka je v provozu.
t = jednotka tloušťky stěny je v.
α = Úhel a jednotka stupně.
y = Ukazuje úroveň kužele a jednotka je uvnitř.
Odvození vzorce namáhání obruče:
Dalším termínem pro válcovou trubku je tlaková nádoba. Tlakové nádoby se používají v různých oblastech strojírenství, jako jsou kotle, láhve na LPG, rekuperační nádrže a mnoho dalších.
Odvození vzorce namáhání obruče: -
K prasknutí válcové skořepiny dojde, pokud síla způsobená vnitřním tlakem tekutiny bude větší než odporová síla v důsledku obvodového napětí nebo obručového napětí vyvinutého ve stěně válcového pláště.
Uvažujme pojmy, které vysvětlují výraz pro obručové napětí nebo obvodové napětí, které vzniká ve stěně válcové trubky.
P = Vnitřní tlak kapaliny ve válcové trubici
t = Tloušťka pro válcovou trubku
L= Délka pro válcovou trubku
d = Vnitřní průměr tenké válcové trubky
σH = Obručové napětí nebo obvodové napětí, které vzniká ve stěně válcové trubky
Vyvíjená síla pro vnitřní tlak tekutiny = Oblast, kde působí tlak tekutiny * Vnitřní tlak tekutiny ve válcové trubici
Vyvinutí síly pro vnitřní tlak tekutiny = (dx L) x P
Vyvíjená síla pro vnitřní tlak kapaliny = P xdx L …….eqn (1)
Výsledná síla z důvodu obručového napětí nebo obvodového napětí = σH x 2Lt …….ekv (2)
Z …….eqn (1) a eqn (2) můžeme napsat,
Síla vyvolaná vnitřním tlakem tekutiny = Výsledná síla z důvodu obručového napětí nebo obvodového napětí
P xdx L = σH x 2Lt
σH= Pd/2t
Jak vypočítat napětí obruče?
Pro výpočet obručového napětí pro kulové těleso jsou kroky uvedeny níže,
- Vnitřní průměr dvorce a vnitřní tlak by se měly na začátku procesu znásobit.
- V dalším kroku by měl být výsledný materiál rozdělen čtyřikrát na tloušťku pláště.
- V konečné fázi rozdělte výslednici se společnou účinností.
Jak vypočítat napětí obruče v potrubí?
Pro výpočet napětí obruče stačí vynásobit vnitřní průměr (mm) trubky vnitřním tlakem (MPa) trubky a pak hodnotu vydělit tloušťkou (mm) trubky 2.
Vzorec pro odhad napětí obruče v potrubí je,
Napětí obruče = vnitřní průměr x vnitřní tlak/2 x tloušťka
Matematicky obručový stres lze zapsat jako,
σθ= PD/2t
Kde,
σθ = Obručový stres
P = Vnitřní tlak
D = Průměr trubky
t = Tloušťka trubky
Jak vypočítat obručové napětí válce?
Obručový stres lze vysvětlit jako; střední objem síly je použit na jednotku místa. Obručové napětí je kapacita, která je aplikována obvodově oběma způsoby na každou částici ve stěně válce.
Vzorec pro odhad obručového napětí válce je,
Napětí obruče = vnitřní průměr x vnitřní tlak/2 x tloušťka
Matematicky obručový stres lze zapsat jako,
σθ = PD/2t
Kde,
σθ = Obručové napětí ve směru obou jednotek a jednotek je MPa, psi.
P = Vnitřní tlak potrubí a jednotky je MPa, psi.
D = Průměr trubky a jednotky je mm, in.
t = Tloušťka trubky a jednotky je mm, in.
Napětí obruče vs. radiální napětí:
Hlavní rozdíl mezi napětím obruče a radiálním napětím je popsán v níže uvedené části,
| Hoop stres | Radiální napětí |
| Obručový stres lze vysvětlit jako; střední objem síly je použit na jednotku místa. Obručové napětí je kapacita, která je aplikována obvodově oběma způsoby na každou částici ve stěně válce. | Radiální napětí lze vysvětlit jako; napětí je ve směru nebo od centrální osy součásti. |
| Matematicky obručový stres lze zapsat jako, σh= PD/2t Kde, P = Vnitřní tlak potrubí a jednotky je MPa, psi. D = Průměr trubky a jednotky je mm, in. t = Tloušťka trubky a jednotky je mm, in. |
Matematicky radiální napětí lze zapsat jako, σr= Radiální napětí a jednotka je MPa, psi. pi = Vnitřní tlak válce nebo trubky a jednotky je MPa, psi. ri = Vnitřní poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in. po = Vnější tlak pro válec nebo trubku a jednotku je MPa, psi. ro = Vnější poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in. r = Poloměr válce nebo trubky a jednotky je mm, in. |
| Obručové napětí je u tlakových nádob obvykle mnohem větší, a proto se u tenkostěnných případů radiální napětí obvykle zanedbává. | Radiální napětí pro silnostěnný válec je stejné a opačné než přetlak na vnitřním povrchu a nulové na vnějším povrchu. |
Obručové napětí vs. axiální napětí:
Hlavní rozdíl mezi napětím obruče a axiálním napětím je popsán v níže uvedené části,
| Hoop stres | Axiální napětí |
| Obručové napětí neboli tangenciální napětí je napětí po obvodu trubky v důsledku tlakového gradientu. K maximálnímu napětí smyčky dochází vždy na vnitřním poloměru nebo na vnějším poloměru v závislosti na směru tlakového gradientu. | Axiální napětí popisuje velikost síly na jednotku plochy průřezu, která působí v podélném směru nosníku nebo nápravy. Axiální napětí může způsobit stlačení, vybočení, prodloužení nebo selhání prvku. |
| Matematicky obručový stres lze zapsat jako, σh= PD/2t | Matematicky axiální napětí lze zapsat jako, σa = F/A = Pd2/(d + 2t)2 - d2 |
| Obručové napětí není smykové napětí. | Axiální napětí je smykové napětí. |
Obručový stres vs. tangenciální stres:
Hlavní rozdíl mezi napětím obruče a tangenciálním napětím je popsán v níže uvedené části,
| Hoop stresTangenciální stresProjekt obručový stres v a tlaková nádoba působí kolmo ke směru k ose. Obručová napětí jsou obecně tahová. Napětí obruče se objevuje pro odolnost proti účinku roztržení z aplikace tlaku. | Když je směr deformující síly nebo vnější síly rovnoběžný s plochou průřezu, napětí, kterému objekt čelí, se nazývá tangenciální napětí. |
| Obručové napětí není smykové napětí. | Tangenciální napětí je smykové napětí. |
Obručové napětí vs. mez kluzu:
Hlavní rozdíl mezi napětím smyčky a mezí kluzu je popsán v níže uvedené části,
| Hoop stres | Výnosová síla |
| Obručové napětí definuje jako napětí materiálu potrubí tangenciální k potrubí. Ve správně podepřeném kruhovém potrubí obsahujícím kapalinu pod tlakem je největší tahové napětí kruhové napětí. | Mez kluzu definuje jako, mez kluzu nebo mez kluzu je vlastnost materiálu definovaná jako napětí, při kterém se materiál začíná plasticky deformovat, zatímco mez kluzu je bod, kde začíná nelineární (elastická + plastická) deformace. |
Je namáhání obruče smykové napětí?
Ne, obručové napětí nebo obvodové napětí není smykové napětí. V teorii tlakové nádoby je jakýkoli daný prvek stěny hodnocen v tříosém napěťovém systému, přičemž tři hlavní napětí jsou kruhová, podélná a radiální. Proto podle definice neexistují žádná smyková napětí v příčných, tangenciálních nebo radiálních rovinách.
Je namáhání obruče tahové?
Obručový stres lze vysvětlit jako; napětí se vyvíjí po obvodu trubky při působení tlaku.
Ano, obručové napětí je tahové a z tohoto důvodu se kujné železo přidává do různých materiálů a má lepší pevnost v tahu než litina. Obručové napětí působí kolmo na směr osy. Obručová napětí jsou tahová a vyvinutá k ochraně účinku prasknutí, které se objeví v důsledku pohybu tlaku.
Je obručový stres hlavním stresem?
Ano, napětí v obruči je hlavní napětí. Pro odhad podélného napětí je třeba vytvořit řez napříč válcem podobným analýze kulové tlakové nádoby. Forma porušení v trubkách je řízena velikostí napětí v trubce.
Pokud dojde k poruše, je způsobeno lomem, znamená to, že napětí v obruči je klíčem k hlavnímu napětí a není přítomno žádné jiné vnější zatížení.
Je obručový stres normální stres?
Ano, namáhání obručemi nebo obvodové namáhání je normální stres ve směru tečny. Napětí se nazývá normálové napětí, když směr deformující síly je kolmý na plochu průřezu tělesa. Délka drátu nebo objem tělesných změn napětí bude v normálu.
Jak snížit stres z obruče?
Metodou je snížit namáhání obruče pomocí silného drátu vyrobeného z oceli pod napětím skrz stěny válce, aby se jeden válec smrštil přes druhý.
Nejúčinnější metodou je aplikace dvojité expanze za studena s vysokým přesahem spolu s axiálním tlakem s napětím rovným 0.5 %. Tato technika pomáhá snížit absolutní hodnotu zbytkových napětí obruče o 58 % a snížit radiální napětí o 75 %.
Závěr:
- Normálové napětí v tangenciálním směru horizontu povrchu válce.
- Obručový stres také nazývaný jako obvodový stres.
- Obručové napětí působí podél φ.
Ahoj..já jsem Indrani Banerjee. Vystudoval jsem bakalářské studium ve strojírenství. Jsem nadšený člověk a jsem člověk, který je pozitivní ve všech aspektech života. Rád čtu knihy a poslouchám hudbu.
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!