23 feite oor hoepelstres: die volledige beginnersgids


In hierdie artikel sal die onderwerp "hoepelstres" met 23 feite oor hoepelstres in 'n kort gedeelte bespreek word. In die buitenste radius of binneradius gedeelte van 'n buis hoepel spanning is bly maksimum.

Die berekening van die hoepelspanning is skat die spanning wat op 'n dun omtrek drukhouer inwerk. Vir skat die hoepelspanning in 'n sfeerliggaam in sommige stappe. Die stappe word hieronder gelys,

  • Die interne deursnee van die erf en interne druk moet vermenigvuldig aan die begin van die proses.
  • In die volgende stap moet die resultaat vier keer verdeel word met die dikte van die dop.
  • In die finale stadium verdeel die resultant met die gesamentlike doeltreffendheid.
hoepelspanning
Beeld – Komponente van hoepelspanning; Beeldkrediet – Wikipedia

Wat is hoepelstres?

Die hoepelspanning kan verklaar word as die spanning wat opgewek word vir die drukgradiënt rondom die grense van 'n buis. Die maksimum hoeveelheid hoepelspanning kom voor in die buitenste radius en binneradius van die buis. Die hoepelspanning hang af van die manier van die drukgradiënt.

Die rede agter die hoepelspanning is, wanneer 'n silinder onder die interne druk is, is twee keer die lengtespanning. In 'n buis is die gewrigte van longitudinale geproduseerde spanning twee keer meer as die omtrekgewrigte. As druk in 'n buis eenvormig toegepas word, sal die hoepelspanning in die lengte van die pyp eenvormig wees.

Beeld - Gietyster pilaar van Chepstow Railway Bridge, 1852. Pengewrigte ysterhoepels (sterker in spanning as gietyster) weerstaan ​​die hoepelspannings; Beeldkrediet – Wikipedia

Wat is hoepelspanning in drukvat?

Die hoepelspanning in 'n drukvat word loodreg op die rigting na die as ingewerk. Hoepelspannings is oor die algemeen treksterkte. Die hoepelspanning verskyn om die effek van die bars van die toepassing van druk te weerstaan.

Wiskundig geskryf kan word vir hoepelspanning in drukvat is,

σθ = PDm/2t

waar,

σθ = Hoepelstres

P = Interne druk van die drukvat

Dm= Gemiddelde deursnee van die drukvat

t = Dikte van die wand van die drukvat

Vir dunwandige drukvat word die dikte aanvaar as een tiende van die radius van die houer nie meer as daarvan nie.

In die stelsel van die Duim – pond – sekonde word die eenheid vir die interne druk van die drukvat uitgedruk as damme – krag per vierkante duim, eenheid vir Gemiddelde deursnee van die drukvat is duim, eenheid vir dikte van die wand van die drukvat duim en, In die stelsel van die SI-eenheid vir die interne druk van die drukvat uitdruk as Pascal, en eenheid vir Gemiddelde deursnee van die drukvat is meter, eenheid vir dikte van die wand van die drukvat meter.

Wat is hoepelspanning in pypleidings?

Hoepelspanning in pyplyne kan verklaar word as die spanning in 'n wand van 'n pyp wat omtrek werksaam is in 'n profiel loodreg op die as van die lengte-as van die buis en gestyg het deur die spanning van die vloeibare stof in die pyp.

Die hoepelspanning is eintlik 'n funksie wat gaan om die pyp afsonderlik te span in 'n rigting van die omtrek met die spanning wat op die wand van die pyp geskep word deur die interne druk van die pyp deur aardgas of ander vloeistof.

Die hoepelspanning verhoog die pyp se deursnee, terwyl die lengtespanning toeneem met die pyp se lengte. Die hoepelspanning wat gegenereer word wanneer 'n silinder onder interne druk is, is twee keer dié van die longitudinale spanning.

Hoepelstresformule:

Die formule van die Barlow's word gebruik om die hoepelspanning vir die muurgedeelte van die pyp te skat.

Die formule vir die hoepelspanning kan geskryf word as,

 σθ = PD/2t

waar,

σθ = Hoepelstres

P = Interne druk van die pyp

D = Deursnee van die pyp

t = Dikte van die pyp

In SI-eenheid word P (die interne druk van pyp) uitgedruk as Pascal, en eenheid vir D (deursnee van die pyp) is meter, eenheid vir t (dikte van die wand van die pyp) is meter. In die stelsel van die Duim – pond – tweede eenheid, word P (die interne druk van pyp) uitgedruk as damme – krag per vierkante duim, en eenheid vir D (deursnee van die pyp) is duim, eenheid vir t (dikte van die muur) van die pyp) is duim.

Hoepelspanningsformule vir dik silinder:

Tangensiaal spanning en radiaal spanning in 'n silinder met dikwandige buise of silinder met interne druk, eksterne druk met geslote punte.

Hoepelspanningsformule in die geval van dik silinder drie afdelings. Die drie afdelings word hieronder gelys,

  • Hoepelspanning in die rigting van die aksiale
  • Hoepelspanning in die rigting van die omtrek
  • Hoepelspanning in die rigting van die radiaal

Hoepelspanning in die rigting van die aksiale:-

Die hoepelspanning in die rigting van die aksiale by 'n spesifieke punt in die wand van die silinder of buis kan geskryf word as,

waar,

σa= Hoepelspanning in die rigting van die aksiale en eenheid is MPa, psi.

pi = Interne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ri = Interne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

po = Eksterne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ro = Eksterne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

Hoepelspanning in die rigting van die omtrek:-

Die hoepelspanning in die rigting van die omtrek by 'n spesifieke punt in die wand van die silinder of buis kan geskryf word as,

waar,

σc = Die hoepelspanning in die rigting van die omtrek en eenheid is MPa, psi.

pi = Interne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ri = Interne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

po = Eksterne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ro = Eksterne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

r = Radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in. (ri < r < ro)

Maksimum hoepelspanning vir die silinder of buis is, ri =r

Hoepelspanning in die rigting van die radiaal:-

Die hoepelspanning in die rigting van die radiaal by 'n spesifieke punt in die wand van die silinder of buis kan geskryf word as,

waar,

σr = Die hoepelspanning in die rigting van die radiale omtrek en eenheid is MPa, psi.

pi = Interne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ri= Interne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

po = Eksterne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ro = Eksterne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

Hoepelspanningsformule vir pyp:

Die formule van die Barlow's word gebruik om die hoepelspanning vir die muurgedeelte van die pyp te skat.

Die formule vir die hoepelspanning kan geskryf word as,

σθ = PD/2t}

waar,

σθ] = Hoepelstres

P = Interne druk van die pyp

D = Deursnee van die pyp

t = Dikte van die pyp

In SI-eenheid word P (die interne druk van pyp) uitgedruk as Pascal, en eenheid vir D (deursnee van die pyp) is meter, eenheid vir t (dikte van die wand van die pyp) is meter.

In die stelsel van die Duim – pond – tweede eenheid, word P (die interne druk van pyp) uitgedruk as damme – krag per vierkante duim, en eenheid vir D (deursnee van die pyp) is duim, eenheid vir t (dikte van die muur) van die pyp) is duim.

Hoepelspanningsformule vir sfeer:

Die hoepelspanningsformule vir die sfeer word in onderstaande afdeling bespreek,

  • Hoepelspanningsformule vir bol in dunwandige gedeelte
  • Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte
  • Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte (Slegs vir interne druk)
  • Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte (Slegs vir eksterne druk)

Hoepelspanningsformule vir bol in dunwandige gedeelte:-

Dunwandige gedeeltes van 'n sferiese buis of silinder waar beide interne druk en eksterne druk opgetree het, kan uitgedruk word as,

Pr/2t

Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte:-

Dikwandige gedeeltes van 'n sferiese buis en silinder waar beide interne druk en eksterne druk opgetree het, kan uitgedruk word as,

Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte (Slegs vir interne druk):-

Dikwandige gedeeltes van 'n buis en silinder waar slegs interne druk opgetree het, kan uitgedruk word as,

Hoepelspanningsformule vir bol in dikwandige gedeelte (Slegs vir eksterne druk):-

Dikwandige gedeeltes van 'n buis en silinder waar slegs eksterne druk opgetree het, kan uitgedruk word as,

waar,

σh = Die hoepelspanning en eenheid is MPa, psi.

P = Druk wat oorweeg word en eenheid is MPa, psi.

pi = Interne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ri = Interne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

po = Eksterne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.

ro = Eksterne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

r = Radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

t = Muurdikte vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.

Hoepelspanningsformule vir koniese silinder:

Hoepelspanningsformule vir koniese silinder kan uitgedruk word vir twee toestande. Die voorwaardes word hieronder gelys,

  • Wanneer die vloeibare stof op die oppervlak van onder y bly (y < d)
  • Wanneer die vloeibare stof op die oppervlak van bo y of gelyk aan y bly (y >d, y = d)

Geval: 1: Wanneer die vloeibare stof op die oppervlak van onder y (y < d) bly:-

Meridionale stres:

σ1 = δytanα/2tcosα (d-2y/3)

Hoepelstres of omtrekstres:

Radiale verplasing van omtrek:

Verandering in die hoogte van dimensie y:

Draai van 'n meridiaan uit sy ongelaaide toestand:

Geval: 2: Wanneer die vloeibare stof op die oppervlak van bo y of gelyk aan y bly (y >d, y = d):-

Meridionale stres:

Hoepelstres of omtrekstres:

σ2 = 0

Radiale verplasing van omtrek:

Verandering in die hoogte van dimensie y:

Draai van 'n meridiaan uit sy ongelaaide toestand:

waar,

σ1 = Hoepelspanning en eenheid is lbs/in2

σ2 = Hoepelspanning en eenheid is lbs/in2

E = Modulus van Elastisiteit en eenheid is lbs/in2

ψ = Draai van 'n meridiaan uit sy ongelaaide toestand.

v = Poisson se verhouding en dit is eenheid minder.

Δ= Vloeistofdigtheid en eenheid is lbs/in3

d = Vloeistofvulvlak en eenheid is in.

t = Muurdikte-eenheid is in.

α = Hoek en eenheidsgraad.

y = Wys 'n vlak van 'n keël en eenheid is in.

Hoepelspanning formule afleiding:

Nog 'n term vir die silindriese buis is drukvat. In verskeie velde van ingenieurswese word die drukvate gebruik soos ketels, VPG-silinders, lugherwintenks en vele meer.

Afleiding van die hoepelspanningsformule:-

Silindriese dop bars sal plaasvind indien krag as gevolg van interne vloeistof druk meer sal wees as die weerstand krag as gevolg van omtrek spanning of hoepel spanning ontwikkel in die wand van die silindriese dop.

Kom ons kyk na die terme wat die uitdrukking verduidelik vir hoepelspanning of omtrekspanning wat in die silindriese buis se wand geproduseer word.

P = Interne vloeistofdruk van die silindriese buis

t = Dikte vir die silindriese buis

L= Lengte vir die silindriese buis

d = Binnedeursnee vir die dun silindriese buis

σH = Hoepelspanning of omtrekspanning wat in die silindriese buis se wand geproduseer word

Kragproduksie vir die interne vloeistofdruk = Area waar die vloeistofdruk werk * ​​Interne vloeistofdruk van die silindriese buis

Kragproduksie vir die interne vloeistofdruk = (dx L) x P

Kragproduksie vir die interne vloeistofdruk = P xdx L …….eqn (1)

Resulterende krag vir die rede van hoepelspanning of omtrekspanning = σH x 2L …….vergelyk (2)

Van die …….vgl (1) en vgl (2) kan ons skryf,

Krag produseer vir die interne vloeistofdruk = Gevolgende krag vir die rede van hoepelspanning of omtrekspanning

P xdx L = σH x 2lt

σH= Pd/2t

Hoe om hoepelspanning te bereken?

Vir die berekening van die hoepelspanning vir 'n bolliggaam word die stappe hieronder gelys,

  • Die interne deursnee van die erf en interne druk moet vermenigvuldig aan die begin van die proses.
  • In die volgende stap moet die resultaat vier keer verdeel word met die dikte van die dop.
  • In die finale stadium verdeel die resultant met die gesamentlike doeltreffendheid.

Hoe om hoepelspanning in pyp te bereken?

Vir die berekening van die hoepelspanning hoef jy net die interne deursnee (mm) van die pyp te vermenigvuldig met die interne druk (MPa) van die pyp en dan moet die waarde gedeel word met die dikte (mm) van die pyp met 2.

Formule om die hoepelspanning in 'n pyp te skat is,

Hoepelspanning = Binnedeursnee x Interne druk/2 x Dikte

Wiskundig kan hoepelspanning geskryf word as,

σθ= PD/2t

waar,

σθ = Hoepelstres

P = Interne druk

D = Deursnee van die pyp

t = Dikte van die pyp

Hoe om hoepelspanning van 'n silinder te bereken?

Hoepelstres kan verduidelik word as; die gemiddelde volume krag word in per eenheidsplek aangewend. Die hoepelspanning is die kapasiteit wat in die omtrek op beide maniere op elke deeltjie in die wand van die silinder toegepas word.

Formule om die hoepelspanning van 'n silinder te skat is,

Hoepelspanning = Binnedeursnee x Interne druk/2 x Dikte

Wiskundig kan hoepelspanning geskryf word as,

σθ = PD/2t

waar,

σθ = Hoepelspanning in die rigting van die beide en eenheid is MPa, psi.

P = Interne druk van die pyp en eenheid is MPa, psi.

D = Deursnee van die pyp en eenheid is mm, in.

t = Dikte van die pyp en eenheid is mm, in.

Hoepelspanning teenoor radiale spanning:

Die belangrikste verskil tussen hoepelspanning en radiale spanning word in die onderstaande afdeling beskryf,

Hoop stresRadiale spanning
Hoepelstres kan verduidelik word as; die gemiddelde volume krag word in per eenheidsplek aangewend. Die hoepelspanning is die kapasiteit wat in die omtrek op beide maniere op elke deeltjie in die wand van die silinder toegepas word.  Radiale spanning kan verduidelik word as; spanning is in die rigting van of weg van die sentrale as van 'n komponent.
Wiskundig kan hoepelspanning geskryf word as,
σh= PD/2t
waar,
P = Interne druk van die pyp en eenheid is MPa, psi.
D = Deursnee van die pyp en eenheid is mm, in.
t = Dikte van die pyp en eenheid is mm, in.  
Wiskundig radiale spanning kan geskryf word as,
waar,
σr= Die radiale spanning en eenheid is MPa, psi.
pi = Interne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.
ri = Interne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.
po = Eksterne druk vir die silinder of buis en eenheid is MPa, psi.
ro = Eksterne radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.
r = Radius vir die silinder of buis en eenheid is mm, in.
 
Die hoepelspanning is gewoonlik baie groter vir drukvate, en dus vir dunwandige gevalle word radiale spanning gewoonlik verwaarloos.Die radiale spanning vir 'n dikwandige silinder is gelyk aan en teenoorgestelde van die meterdruk op die binneoppervlak, en nul op die buiteoppervlak.

Hoepelspanning vs. aksiale spanning:

Die belangrikste verskil tussen hoepelspanning en aksiale spanning word in die onderstaande afdeling beskryf,

Hoop stresAksiale spanning
Die hoepelspanning, of tangensiële spanning, is die spanning rondom die omtrek van die pyp as gevolg van 'n drukgradiënt. Die maksimum hoepelspanning vind altyd by die binneradius of die buitenste radius plaas, afhangende van die rigting van die drukgradiënt.Aksiale spanning beskryf die hoeveelheid krag per eenheid van deursnee-area wat in die lengterigting van 'n balk of as inwerk. Aksiale spanning kan veroorsaak dat 'n lid saamdruk, saamgespan, verleng of misluk.
Wiskundig kan hoepelspanning geskryf word as, σh= PD/2tWiskundig aksiale spanning kan geskryf word as,
σa = V/A= Pd2/(d + 2t)2 - d2 
Hoepelspanning is nie 'n skuifspanning nie.Aksiale spanning is 'n skuifspanning.

Hoepelspanning vs. tangensiële spanning:

Die belangrikste verskil tussen hoepelspanning en tangensiële spanning word in onderstaande afdeling beskryf,

Hoop stresTangensiaal stresDie hoepelspanning in a drukvat in werking gestel word loodreg op die rigting na die as. Hoepelspannings is oor die algemeen treksterkte. Die hoepelspanning kom voor om die effek van die bars van die toepassing van druk te weerstaan.  Wanneer die rigting van die vervormende krag of eksterne krag parallel aan die deursnee-area is, word die spanning wat deur die voorwerp ervaar word tangensiële spanning genoem.
Hoepelspanning is nie 'n skuifspanning nie.Tangensiële spanning is 'n skuifspanning.

Hoepelspanning vs. opbrengssterkte:

Die belangrikste verskil tussen hoepelspanning en vloeisterkte word in die onderstaande afdeling beskryf,

Hoop stresOpbrengs sterkte
Hoepelspanning definieer as die pypmateriaalspanning tangensiaal aan die pyp. In 'n behoorlik ondersteunde ronde pyp wat 'n vloeistof onder druk bevat, is die grootste trekspanning die hoepelspanning.  Lekspanning definieer as, vloeigrens of vloeispanning is die materiaal-eienskap wat gedefinieer word as die spanning waarteen 'n materiaal plasties begin vervorm, terwyl vloeipunt die punt is waar nie-lineêre (elastiese + plastiese) vervorming begin.  

Is hoepelspanning skuifspanning?

Nee, hoepelspanning of omtrekspanning is nie 'n skuifspanning nie. In die teorie van drukvat word enige gegewe element van die muur geëvalueer in 'n drie-assige spanningstelsel, met die drie hoofspannings hoepel, longitudinaal en radiaal. Daarom bestaan ​​daar per definisie geen skuifspannings op die transversale, tangensiële of radiale vlakke nie.

Is hoepelspanning trek?

Hoepelstres kan verduidelik word as; die spanning word langs die omtrek van die buis ontwikkel wanneer druk uitgeoefen word.

Ja, hoepelspanning is treksterkte en om hierdie rede word yster by verskeie materiale gevoeg en het dit beter treksterkte in vergelyking met gietyster. Hoepelspanning werk loodreg op die rigting van die aksiale. Hoepelspannings is trek, en ontwikkel om die effek van die bars wat uit die beweging van druk voorkom, te verdedig.

Is hoepelstres 'n hoofstres?

Ja, hoepelspanning is die belangrikste spanning. Om die longitudinale spanning te skat, moet 'n snit oor die silinder geskep word soortgelyk aan die ontleding van die sferiese drukvat. Die vorm van mislukking in buise word beheer deur die grootte van spanning in die buis. 

As daar 'n mislukking is wat deur die breuk gedoen word, beteken dit dat die hoepelspanning die sleutel van hoofspanning is, en daar is geen ander eksterne las teenwoordig nie.

Is hoepelstres normale stres?

Ja, hoepelspanning of omtrekspanning is 'n normale spanning in die rigting van die tangensiaal. Spanning word as normale spanning genoem wanneer die rigting van die vervormende krag loodreg op die deursnee-area van die liggaam is. Die lengte van die draad of die volume van die liggaam verander spanning sal normaal wees.

Hoe om hoepelstres te verminder?

Die metode is om die hoepelspanning te verminder deur 'n sterk draad wat met staal gemaak is onder spanning deur die mure van die silinder te beheer om een ​​silinder oor 'n ander te krimp.

Die doeltreffendste metode is om dubbele koue uitsetting met hoë interferensie toe te pas saam met aksiale druk met vervorming gelykstaande aan 0.5%. Hierdie tegniek help om die absolute waarde van hoepelresiduspannings met 58% te verminder en radiale spannings met 75%.

Gevolgtrekking:

  • 'n Normale spanning in tangensiële rigting horison van die silinderoppervlak.
  • Hoepelstres ook genoem as, Omtrekstres.
  • Hoepelspanning werk langs φ.

Indrani Banerjee

Hi..Ek is Indrani Banerjee. Ek het my baccalaureusgraad in meganiese ingenieurswese voltooi. Ek is 'n entoesiastiese mens en ek is 'n persoon wat positief is oor elke aspek van die lewe. Ek lees graag Boeke en luister na musiek. Kom ons koppel deur LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

Onlangse plasings