Пространстве напряжений

Теплоемкость воды ср (кДж/кг), энтальпия пара in (кДж/кг) в рабочем пространстве конденсатора при давлении р и температуре IT, а также энтальпия конденсата при температуре t8 находятся из таблиц [13].

При конструировании и эксплуатации конденсаторов надо учитывать возможность появления так называемой коррозионной усталости металла, связанной с одновременным воздействием ,на металл трубок знакопеременных напряжений и коррозионной среды. Условия для протекания такой коррозии появляются чаще всего при возникновении резонансных колебаний вблизи турбин и насосов. Практика показывает, что уровень этих колебаний может быть значительно понижен, если расстояние между трубными досками и перегородками в межтрубном пространстве конденсатора в 55—75 раз больше ди-

Соленые отсеки, создаваемые в паровом пространстве конденсатора, представляют собой дополнительные перегородки, установленные на расстоянии 100—150 мм от трубных досок на всю высоту трубного пучка (рис. VI-2). Отверстия для трубок в дополнительных перегородках могут иметь те же размеры и допуски по диаметру, что и отверстия в опорных перегородках. При этом между трубками и стенками отверстий в перегородках, отделяющих соленые отсеки, будут оставаться зазоры, равные примерно 0,25—0,45 мм.

При наличии на внутренних поверхностях трубок отложений биологического происхождения следует из водяного пространстве конденсатора удалить воду и заполнить его 2—5%-ным раствором кальцинированной соды Na2CO3 в пресной воде в зависимости от количества биологических отложений. После этого необходимо подвести к каждой водяной крышке пар низкого давления, подогреть раствор go 65—70° С и поддерживать его температуру ио-

Конденсатор монтируется между верхней и нижней колоннами. Трубки конденсатора служат для конденсации азота нижней колонны и одновременно для испарения жидкого кислорода, находящегося в межтрубном пространстве конденсатора. Трубки конденсатора изготовляются из красной меди размером

Широко применяют гидравлическую опрессовку. Паровое пространство заполняют водой до нижнего уровня лопаток последней ступени ЦНД, а водяное пространство освобождают от воды. Поврежденные трубки и вальцовочные соединения определяются по каплям и струйкам, появляющимся на трубной доске. С помощью этого способа определяют сравнительно крупные неплотности. Так как статическое давление, создаваемое столбом воды в паровом пространстве конденсатора, ниже рабочего давления циркуляционной воды, то этот способ неплотностей не применим для трубок верхних рядов трубного пучка.

Для поиска неплотностей на трубную доску и трубки наносят безвредную для людей, животных и металла стойкую пену. Способ применяют на работающей (на одной из отключенных половин конденсатора) и на остановленной турбине (при небольшом избыточном давлении воздуха в паровом пространстве конденсатора). Если имеется подсос воды в трубке или в вальцовочном соединении, пена разрушается: она всасывается внутрь парового пространства или разрушается от действия струи воздуха. Зрительно места присосов кажутся темными на общем белом фоне пены.

В современных мощных паросиловых установках применяются исключительно конденсаторы поверхностного типа, в которых охлаждающая циркуляционная вода прокачивается через пучки трубок, расположенные в паровом пространстве конденсатора. Пар, поступающий из турбины, соприкасается с холодной поверхностью трубок и конденсируется на них, отдавая скрытую теплоту парообразования протекающей через трубки циркуляционной воде. На нормальную работу конденсатора оказывают большое влияние неплотности в вальцовочных соединениях трубок, приводящие к загрязнению конденсата, имеющего большую ценность для питания паровых котлов.

Теоретически предельным значением высоты сифона /ц является высота столба жидкости, уравновешивающего атмосферное давление, т. е. около 1*0 м; в действительности из-за гидравлических сопротивлений, выделения воздуха из воды в разреженном пространстве, неплотностей во фланцевых -соединениях труб и пр. ограничиваются использованием действия сифона в пределах 7—7,5 м. Регулировать давление в сливной трубе и в водяном пространстве конденсатора целесообразно задвижкой или дроссельным затвором на сливной линии (а не на нагнетательной, у насоса), так как при этом создается как бы подпор со стороны выпуска воды.

При переходе с конденсационного режима на режим ухудшенного вакуума конденсатный насос работает нормально (без срыва), так как температура конденсата становится ниже температуры насыщенного пара при увеличенном давлении в паровом пространстве конденсатора.

При переходе с конденсационного режима на режим ухудшенного вакуума конденсатныи насос работает нормально (без срыва), так как температура конденсата становится ниже температуры насыщенного пара при увеличенном давлении в паровом пространстве конденсатора.

Анализ изменения упругих свойств материала с увеличением направлений пространственного армирования можно проводить для каждой компоненты тензора упругих свойств (в частности, технических констант) в отдельности или для совокупности деформационных характеристик при повороте осей координат или (и) изменении поля напряжений. В первом случае анализируется деформируемость материала в «узком» смысле — на .заданную нагрузку и определенную ориентацию осей упругой симметрии материала в конструкции. Во втором случае получают интегральные оценки деформируемости материала, по существу отражающие характер анизотропии и полезные для качественного сравнения различных анизотропных материалов. В этом плане введена в рассмотрение в качестве характеристики деформируемости материала поверхность деформируемости, заданная в пространстве напряжений 1.

напряжений. Прочность конструкций, изготовленных из однородных изотропных материалов, при простых схемах нагружения, таких как растяжение, сжатие и кручение, можно оценить, сравнивая вычисленные напряжения с пределами текучести или прочности материалов, которые определяются из опытов на растяжение, сжатие и кручение. Для более сложных напряженных состояний и неоднородных ортотропных материалов, с которыми наиболее часто приходится встречаться при проектировании и расчете конструкций из композиционных материалов, практически невозможно поставить эксперимент и моделировать это состояние. Для оценки прочности конструкции необходимо использовать критерии разрушения или поверхности разрушения, основанные на предсказании поведения материала при реализуемых условиях нагружения. Критерий разрушения, или поверхнрсть разрушения, представляет собой аналитическую интерпретацию в пространстве напряжений границы допустимых напряженных состояний, в пределах которой материал может работать при заданных условиях без разрушения.

слоение, нарушение адгезии, растрескивание связующего и развитие трещин и т. д. Перечисленные микроявления, сопровождающие разрушение, настолько усложняют рассмотрение проблемы на микроуровне, что прикладной, инженерный критерий разрушения не может быть построен на основании анализа механизма и взаимодействия всех этих^явлений. Как правило, информация такого рода помогает лишь описать^характер и природу разрушения при растяжении, сжатии и других видах нагружения. Инженерные критерии разрушения строят на основе данных о поведении и прочности микрообъемов материала, т. е. они имеют феноменологический характер. Единого математического пред ставления поверхности разрушения для заданного композицион ного материала не существует, и выбор критерия разрушения" определяется наилучшим соответствием между определенными экспериментально пределами прочности материала, а также правдоподобным представлением о его прочности при еще не исследованных экспериментально напряженных состояниях. Наиболее существенной предпосылкой для построения критерия разрушения является то, что он должен описывать поверхность в пространстве напряжений.

если di и а г имеют разные знаки. На рис. 1 представлена графическая интерпретация условия (2) и показана граница в пространстве напряжений, в пределах которой материал ведет^себя как упругое тело. Значения напряжений, лежащие на границе, определяют состояние текучести материала. Напряжения, лежащие вне границы, являются недопустимыми.

В заключение отметим что, все описанные выше критерии определяют замкнутые поверхности в пространстве напряжений. Независимо от исходных предположений относительно природы микромеханических явлений, вызывающих разрушение, практическая ценность любого критерия определяется тем, насколько хорошо он аппроксимирует экспериментальные результаты. Для инженерных приложений существенное значение также имеет простота использования критерия.

где как и ранее, о^, о~2 и Ti2 — компоненты напряжении в главных осях материала; Fit Fz и F iz — соответствующие пределы прочности. Если напряжения о^ и (или) аа — сжимающие, то нужно подставить соответствующие пределы прочности при сжатии. Таким образом, несмотря на то, что уравнение (18) определяет гладкую функцию, поверхность разрушения в пространстве напряжений будет кусочно-гладкой. В отличие от теории максимальных напряжений и максимальных деформаций, критерий (18) учитывает взаимодействие напряжений (через характеристику прочности при пропорциональном нагружении) и не предсказывает форму разрушения. Результаты, полученные с помощью этого критерия, и экспериментальные данные для однонаправленного эпоксидного стеклопластика [17 ] совпадают. Дальнейшее сравнение с теориями максимальных напряжений и максимальных деформаций свидетельствует о преимуществах энергетического критерия (рис. 11).

При / > 0 материал не разрушается, при / = 0 — находится на грани разрушения, при / >> 0 условие прочности нарушается. В обозначениях Чамиса индексы 1, 2, 3 определяют главные оси однонаправленного материала, / — слой, аир — растяжение или сжатие, F -*• предел прочности. Для изотропного материала •&И2 = 1) и равенство (19) совпадает с критерием Мизеса. Коэффициент K'iimifr введен для того, чтобы учесть различную прочность однонаправленного материала при растяжении и сжатии (эффект Бауцшнгера в теории пластичности). Он также учитывает непостоянный характер взаимодействия между напряжениями. Значения коэффициентов Кц% и Кц2а$ можно определить по графикам на рис. 12 и 13 [4]. На рис. 13 показана кусочно-гладкая в четырех квадрантах пространства напряжений предельная кривая. Для описания прочности материала в четырех квадрантах требуются четыре коэффициента Ki12a^. Рис. 13 иллюстрирует также возможность «деформирования» предельной кривой в пространстве напряжений для описания прочности материала при сложном напряженном состояний. Уравнение (19) предложено Чамисом в качестве общего критерия прочности упругих ортотропных материалов, справедливого не только для однонаправленных композиционных материалов.

Достаточно простая и эффективная методика оценки прочности может быть предложена для материала с симметричной схемой расположения слоев, находящегося в условиях безмоментного на-гружепия. Она предусматривает построение в пространстве напряжений области, ограниченной предельными поверхностями, которая определяет состояние материала так же, как предельная поверхность, соответствующая принятому критерию разрушения, определяет состояние однонаправленного слоя. Согласно используемому критерию прочности напряжения внутри этой области

Для данного материала можно вычислить коэффициент безопасности при определенных условиях нагружения. Теория максимальных деформаций позволяет непосредственно определить коэффициент безопасности, форму разрушения и соответствующий слой. Сравнивая вычисленные напряжения в слое с допустимыми по каждой форме разрушения'(продольной, поперечной и сдвиговой), можно найти коэффициент безопасности по формуле Кб = Fp,oJ(°) — 1- Повторяй эту процедуру для каждого слоя, можно получить минимальный коэффициент безопасности. Энергетический критерий прочности не позволяет предсказать форму разрушения. Функциональная форма (а) = 1 определяет границу области в пространстве напряжений. Подстановка напряжений и последующая оценка значений функции (а) может привести к недоразумению, так как для функциональных форм, включа-

Тем не менее анализ таких материалов строится по вполне стандартной схеме. По более общей расчетной схеме действующие напряжения преобразуются в напряжения, записанные в главных осях каждого слоя, т. е. для рассматриваемого материала в осях 1, 2., 3. В общем случае напряженное состояние описывается шестью напряжениями olt 02, a3, т12, ti3 и т23> где последние два касательных напряжения являются трансверсальными межслоевыми напряжениями. Трехмерный однонаправленный слой является трансверсально, изотропным, причем плоскость 2, <3 — плоскость изотропии (рис. 16). Для такого материала одинаковы пределы прочности в направлениях 2 и 3 и пределы прочности при сдвиге в плоскостях 1, 2 и 1, 3. Таким образом, необходимые основные прочностные (деформационные) характеристики материала включают FP, F$ ,F%, FI, jFl2HF23(eP, e\, e\, e12, eas), т. е. добавляется только один предел прочности при сдвиге FM. Критерий разрушения должен'быть записан в шестимерном пространстве напряжений. Он включает только одну характеристику

Цай и By [18] предложили общую теорию разрушения, являющуюся дальнейшим развитием теории предельных поверхностей. Основная гипотеза предполагает существование в пространстве напряжений формы, описывающей поверхность разрушения: