34. Расчет на прочность подводных трубопроводов.

Толщина стенки трубопровода по внутреннему давлению определяется по формуле:

где D_H – наружный диаметр трубы, см;

P – расчетное давление в трубопроводе, кгс/см;

n – коэффициент перегрузки расчетного давления

R₁ – расчетное сопротивление материала.

где – расчетное внутренне эксплуатационное давление, кгс/см²; Pв – давление столба воды над рассматриваемой точкой трубопровода, кгс/см²

объемная масса морской воды, кг/см³;

- высота столба воды над трубопроводом, см

– глубина моря в расчетной точке, см;

- превышение взволнованной поверхности над расчетным уровнем H, см

34. Устойчивость прямолинейного трубопровода и искривленного участка трубопровода.

Устойчивость для всех участков определяется по формуле:

где S	эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода, Н
m	коэффициент условий работы трубопровода
Nкр	продольное критическое усилие, Н, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода.

F – площадь поперечного сечения, коэффициент линейного расширения стали, разница температур между максимальной температурой эксплуатации трубопровода и температурой замыкания трубопровода (замыкания монтажного сварного шва)

Для прямолинейных участков в случае пластичной связи с грунтом

p₀ – сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины; q_верт – сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода.

Для криволинейных участков в случае пластичной связи с грунтом

или

– коэффициент который определяется по номограмме, – радиус упругого изгиба трубопровода.

34. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов.

Критерии прочности материала выбирают в зависимости от условий его работы. Критериями механической прочности при статистических нагрузках являются временное сопротивление или предел текучести, характеризующие сопротивление материала пластической деформации. Для приближенной оценки статической прочности используют твердость по Бринеллю НВ.

Для ограничения упругой деформации материал должен обладать высоким модулем упругости (или сдвига), являющимся критерием его жесткости.

Возможно и противоположное требование. Для пружин, мембран и других упругих элементов приборов, наоборот, важно обеспечить большие упругие перемещения. В этих случаях материал должен обладать большим пределом упругости.

Для материалов, используемых в авиационной и ракетной технике, важное значение имеет плотность материала, удельная прочность.

По величине выбранных критериев прочности рассчитывают допустимые рабочие напряжения. При этом, чем больше прочность материала, тем боль­ше допустимые рабочие напряжения и тем самым меньше размеры и масса детали.

Надежность – свойство материала противостоять хрупкому разрушению. Хрупкое разрушение вызывает внезапный отказ деталей в условиях эксплуатации. Оно считается наиболее опасным из-за протекания с большой скоростью, а также возможных аварийных последствий.

Для предупреждения хрупкого разрушения конструкционные материалы должны обладать достаточной пластичностью и ударной вязкостью. Необходимо также учитывать то, что в условиях эксплуатации действуют факторы, увеличивающие опасность хрупкого разрушения: концентраторы напряжений (надрезы), понижение температуры, ударные нагрузки.

Долговечность – свойство материала сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного времени. Причины потери работоспособности разнообразны: развитие процессов усталости, изнаши­вания, ползучести, коррозии, радиацион­ного разбухания и пр. Эти процессы вызывают постепенное накопление не­обратимых повреждений в материале и его разрушение.

Выносливость или циклическая долговечность характе­ризует работоспособность материала в условиях многократно повторяющих­ся циклов напряжений. Большинство деталей машин испыты­вает длительные циклические нагрузки. Критерий их прочности - предел вынос­ливости. Процессы постепенного накопления повреждений в материале под дей­ствием циклических нагрузок, приводя­щие к изменению его свойств, образова­нию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а свойство противостоять усталости выносли­востью.

Износостойкость - свойство материала оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию. Изнашивание - процесс постепенного разрушения поверхностных слоев мате­риала под действием сил трения. Результат изна­шивания называют износом. Его опре­деляют по изменению размеров, уменьшению объема или массы.

Таким образом, в качестве критериев конструкционной прочности выбирают те характеристики, которые наиболее полно соответствуют условиям эксплуатации.