|
61 среды [62,63], механическое поведение которой описывается пятью упругими константами: Е0,Е7Лг еУг,Сп. Здесь Е0=Ег модуль упругости в направлениях г и в\ Е: по оси г\ г, 0, гцилиндрические координаты; Уе> V? коэффициенты Пуассона по осям О иг; О^модуль сдвига в плоскости г—г. В силу изложенного, критерии прочности учитывают для стеклопластика различие пределов прочности при растяжении и сжатии, а также зависимость предела прочности при сдвиге от направления приложенных касательных усилий. Из группы критериев, основанных на формоизменении, для стеклопластиков наиболее часто употребляется критерий Л. Фишера, включающий различные упругие и прочностные характеристики материала в направлении осей симметрии изменения механических свойств формула (2.9) рис. 2.7. Для данного критерия полагается, что анизотропный материал имеет одинаковые пределы прочности при растяжении и сжатии. Детальный анализ критериев прочности для композиционных армированных материалов приведён в работах [61-63]. Можно отметить, что наиболее употребляемые критерии, как показывает эксперименты, дают на практике оптимистический запас на уровне 10 %, что приемлемо, так как ошибка составляет величину ниже уровня разбросов характеристик материала. Прочностная работоспособность трубопроводов, как это общепринято, проводится по несущей способности, поэтому главной задачей является определение критериальных соотношений для потери устойчивости и разрушении трубы из анизотропного материала в случае действия продольной сжимающей силы (или совместно с изгибающим моментом), либо смятия (лавинообразного смятия) под действием внешнего давления подводные трубопроводы [1,2,13]. В соответствующей отечественной нормативно-технической документации для стеклопластиковых трубопроводов данные вопросы пока никак не отражены [54, 55]. Исходя из изложенного, при исследовании трубопроводов из стеклопластика необходимо решить следующие задачи: |
показаны на рис. 2.7. Представленные варианты, являются хорошо освоенными на практике и решают все вопросы изготовления практически любых трубопроводных систем. На рис. 2.7 в таблице приведены данные по значениям механических характеристик стеклопластиковых труб. Анализ результатов показывает, что разброс характеристик, как и следовало ожидать, выше, чем у металла. Кроме того, в силу технологии изготовления стеклопластиковых труб при расчётах для учёта существенно различных свойств материала в кольцевом и осевом направлениях трубы обычно используется модель трансверсально-изотопной среды [62, 63], механическое поведение которой описывается пятью упругими константами: Ев,Ег>Ув,У2,Сп. Здесь Ед = Е2 модуль упругости в направлениях г и О, Е2по оси 2\ г, в, гг цилиндрические координаты; К# У2 коэффициенты Пуассона по осям виг, Сп модуль сдвига в плоскости г-2. В силу изложенного, критерии прочности учитывают для стеклопластика различие пределов прочности при растяжении и сжатии, а также зависимость предела прочности при сдвиге от направления приложенных касательных усилий. Из группы критериев, основанных на формоизменении, для стеклопластиков наиболее часто употребляется критерий Л. Фишера, включающий различные упругие и прочностные характеристики материала в направлении осей симметрии изменения механических свойств формула (2.9) рис. 2.7. Для данного критерия полагается, что анизотропный материал имеет одинаковые пределы прочности при растяжении и сжатии. Детальный анализ критериев прочности для композиционных армированных материалов приведён в работах [61, 62, 63]. Можно отметить, что наиболее употребляемые критерии, как показывает эксперименты, дают на практике оптимистический запас на уровне 10 %, что приемлемо, так как ошибка составляет величину ниже уровня разбросов характеристик материала. Прочностная работоспособность трубопроводов, как это общепринято, проводится по несущей способности, поэтому главной задачей является 56 определение критериальных соотношений для потери устойчивости и разрушении трубы из анизотропного материала в случае действия продольной сжимающей силы (или совместно с изгибающим моментом), либо смятия (лавинообразного смятия) под действием внешнего давления подводные трубопроводы [1, 2, 13]. В соответствующей отечественной нормативно-технической документации для стеклопластиковых трубопроводов данные вопросы пока никак не отражены [54, 55]. Исходя из изложенного, при исследовании трубопроводов из стеклопластика необходимо решить следующие задачи: обосновать применение метода расчёта прочности по предельному состоянию; установить расчётные зависимости для критических нагрузок конструкции, исходя из линейной теории оболочек; уточнить зависимости для критических значений силовых факторов, действующих на трубу; назначить коэффициенты безопасности для рассматриваемых трубопроводов с целью обеспечения проведения инженерных расчётов. Для экспериментальных исследований трубы изготавливались из стеклопластика методом продольно-поперечной намотки, при этом армирующий материал представлял собой нити, ленту, либо ткань. Технология обеспечивала совпадение главных осей упругости материала с линиями главных кривизн поверхностей оболочки, поэтому использование при расчёте решений по линейной теории тонких оболочек предлагает введение приведённого модуля упругости, равного произведению модулей упругости материала оболочки в осевом и тангенциальном направлениях [4, 23]. 57 |