Толщина стенки с учётом упругопластической работы металла
Модуль определяет требуемую толщину стенки магистрального трубопровода с учётом упругопластической работы металла: строит трёхсегментную диаграмму деформирования σ–ε, итерационно согласует толщину с переменными модулем упругости и коэффициентом Пуассона и проверяет прочность и недопущение пластических деформаций по формулам (15), (29), (30).
Порядок работы
- Задайте геометрию трубы и рабочее давление.
- Укажите температурные перепады при замыкании (нагрев и охлаждение).
- Выберите марку стали или введите свойства своей.
- При необходимости скорректируйте коэффициенты надёжности.
- Нажмите «Рассчитать» и изучите результат.
- Скачайте отчёт .docx и сохраните проект.
1Труба и нагрузка
| Наружный диаметр Dн, м | Наружный диаметр трубопровода. |
| Рабочее давление p, МПа | Рабочее (нормативное) давление в трубе. |
| Радиус упругого изгиба ρ, м | Радиус упругого изгиба оси трубопровода — влияет на изгибные напряжения в проверке (29). Оставьте поле пустым — примется 1000·Dн (типичное значение для магистральных труб). |
2Температура
Толщина определяется для двух температурных перепадов — нагрева и охлаждения относительно температуры замыкания; итоговая толщина принимается по худшему из вариантов.
| Температура эксплуатации, °C | Справочная температура эксплуатации трубопровода. |
| Перепад Δt⁺ (нагрев), °C | Положительный температурный перепад при замыкании (стенка теплее температуры замыкания). Даёт продольные сжимающие напряжения. |
| Перепад Δt⁻ (охлаждение), °C | Отрицательный перепад (стенка холоднее). Даёт продольные растягивающие напряжения. |
3Сталь
Выберите марку из списка (по умолчанию 10Г2ФБЮ) или пункт «— своя —» и введите характеристики по сертификату:
| Предел прочности Rm1, МПа | Временное сопротивление (предел прочности). |
| Предел текучести Rm2, МПа | Условный предел текучести σ₀,₂. |
| Модуль упругости E₀, МПа | Начальный модуль упругости (обычно 2,1·10⁵). |
| Коэффициент Пуассона μ₀ | Начальный коэффициент Пуассона (обычно 0,3). |
| Линейное расширение α, 1/°C | Коэффициент линейного температурного расширения. |
| Отн. удлинение при разрыве δ₅ | Относительное удлинение при разрыве (доля, напр. 0,20). |
4Коэффициенты
| n_p — по нагрузке | Коэффициент надёжности по нагрузке от внутреннего давления. |
| m — условия работы | Коэффициент условий работы трубопровода. |
| k₁ — по материалу (прочность) | Коэффициент надёжности по материалу для R1. |
| k₂ — по материалу (текучесть) | Коэффициент надёжности по материалу для R2. |
| kн — по назначению | Коэффициент надёжности по назначению. |
По ним вычисляются расчётные сопротивления R₁ = Rm1·m/(k₁·kн) и R₂ = Rm2·m/(k₂·kн), которые используются в проверках.
5Расчёт и результаты
Кнопка «Рассчитать» выполняет вычисление мгновенно. Сверху — итоговая карточка:
| δ = … мм | Итоговая толщина стенки (округлённая вверх до чётных 0,1 мм) по определяющему перепаду. Зелёная плашка — все проверки выполнены, красная — нет. |
| До округления | Расчётная толщина до округления. |
| R₁, R₂ | Расчётные сопротивления, использованные в проверках. |
Ниже — блок по каждому температурному перепаду:
| Итоги по циклам наращивания | Таблица: толщина, кольцевые σ_кц и продольные σ_пр.N напряжения, интенсивность σ_i, переменные E и μ, коэффициенты Ψ₁/Ψ₂/Ψ₃ на каждом цикле. |
| Ход итераций | Раскрывающийся блок с внутренними итерациями согласования толщины (как δ сходится от начального приближения к итоговой). |
| Проверки | Три проверки в финальном состоянии: (15) прочность в продольном направлении, (30) кольцевые напряжения, (29) продольные напряжения с учётом изгиба. ✓/✗ по каждой. |
| Диаграмма σ–ε | График деформирования стали с ключевыми точками A/B/C и расчётными точками σ_i. |
6Отчёт .docx
Кнопка «Скачать отчёт .docx» формирует пояснительную записку: исходные данные, расчётные сопротивления, диаграмма деформирования с ключевыми точками, ход итераций и циклов по каждому перепаду, формулы с подстановкой чисел и результатом, проверки прочности и пластичности, заключение. Формулы — нативные для Word (редактируемые).
7Мои проекты
Блок «Мои проекты» сохраняет исходные данные в личном кабинете: сохранение и загрузка проектов, а также история выполненных расчётов со ссылками на отчёты. Работает так же, как в других модулях.