Jdi na obsah Jdi na menu
 


2.b) Obsah: Jak na potrubí I.b)

17. 12. 2018

Jak na potrubí ?       

E-kniha o pevnostních výpočtech potrubí  - teorie dynamika

 

Obsah:

1. Úvod.. 7

2. Používané názvosloví,veličiny a jednotky pro část dynamika potrubí  8

3. Teoretický základ zopakování a doplnění. 13

3.1. Základní vztahy pro přímočaré kmitání 13

3.2. Vlastní kmitání hmotného bodu. 14

4. Dynamická zatížení a mezní stavy potrubí. 17

4.1. Rozdělení zatížení 17

4.1.1. Rozdělení zatížení podle provozních podmínek. 17

4.1.2. Rozdělení zatížení podle kritérií dovoleného namáhání a stability. 18

4.1.3. Rozdělení dynamických zatížení 19

4.2. Dynamická zatížení 19

4.2.1.  Společné vlastnosti dynamických zatížení 19

4.2.2. Kombinace statických a dynamických zatížení 19

4.2.3. Dynamická odezva konstrukce. 19

4.3. Mezní stavy potrubí – rozdělení a uspořádání 21

4.3.1. Seznam a uspořádání mezních stavů potrubí 21

4.3.2. Mezní stav únosnosti 21

4.3.3.  Mezní stav použitelnosti 22

4.3.3.  Mezní stav kmitání – detailně. 22

5. Dynamika tekutin v potrubí. 23

5.1. Základy mechaniky tekutin pro potrubí 23

5.2. Přeměna energie od proudění na tlakovou energii v potrubí 24

5.3. Reakce od proudění tekutiny v redukci a rozšíření 24

5.4. Reakce od proudění tekutiny v ohybu. 25

5.5. Sčítání sil od proudění v reálném potrubí 26

5.6. Volný ustálený výtok z potrubí 27

5.7. Zatížení axiální silou od vlnovcového kompenzátoru. 27

5.7.1. Zatížení potrubí axiální silou od vlnovcového kompenzátoru. 27

5.7.2. Zatížení hrdla aparátu axiální silou od vlnovkového kompenzátoru. 27

5.8. Hydraulický ráz. 28

5.8.1. Odvožení Žukovského rovnice pro přímý hydraulický ráz. 28

5.8.2.  Hydraulický ráz, základní poznatky z hydrodynamiky. 28

5.8.3. Výpočet síly způsobené hydraulickým rázem.. 30

5.8.4. Výpočet doby působení síly. 31

5.9. Odpouštění bezpečnostní armatury. 31

5.9.1. Výpočet a místo působení síly způsobené odpouštěním bezpečnostní armatury. 32

5.9.2. Výpočet doby působení síly. 33

5.10. Průtok vícefázové tekutiny (tj. směsi kapaliny a plynu) 33

5.10.1. Výpočet a místo působení síly způsobené průtokem vícefázové tekutiny. 34

5.10.2. Výpočet doby působení síly. 34

5.11. Ráz způsobený výbuchem mimo potrubí 35

5.11.1. Výpočet síly způsobené výbuchem.. 35

5.11.2. Výpočet doby trvání působení síly. 35

6. Kvazistatická řešení dynamických zatížení. 36

6.1. Zatížení impulzem – kvazistatická řešení 36

6.1.1. Dynamický součinitel zatížení (DLF) 36

6.1.2. Zatížení způsobená impulzem (rázem) - kvazistaticky. 37

6.2. Nahodilá zatížení 38

6.2.1. Zatížení větrem - kvazistaticky. 38

6.2.2. Zemětřesení – kvazistaticky. 38

6.2.2.1. Všeobecné údaje. 38

6.2.2.2. Seizmické oblasti 39

6.2.2.3. Možnosti kvazistatického výpočtu zemětřesení 39

6.2.2.4. Kombinace s pseudostatickým zatížením.. 40

6.3. Možnosti výpočtu programem  pro pevnostní výpočty potrubí 40

7. Modální a harmonická analýza potrubí. 41

7.1. Modální analýza. 41

7.1.1. Modální analýza soustavy hmotných bodů. 41

7.1.2. Výpočet modů. 41

7.1.3. Tlumení kmitání potrubí 42

7.1.4. Tlumení třením v kluzných podpěrách. 42

7.1.5. Určení maximální velikosti počítané vlastní frekvence. 43

7.1.6. Tabulka vzorců pro výpočet matice tuhostí potrubí 44

7.2.       Harmonická analýza. 45

7.2.1.  Harmonická analýza kmitání hmotného bodu. 45

7.2.2.  Harmonická analýza kmitání soustavy hmotných bodů a jejich transformace pro výpočet na počítači 47

7.3. Výpočty budící frekvence a budící síly u potrubí v konkrétních případech. 48

7.3.1. Rotační stroje. 48

7.3.2. Pístové čerpadlo či kompresor. 48

7.3.3. Kmitání vyvolané prouděním tekutiny. 49

7.3.4. Budící frekvence od větru. 49

8. Spektrální analýza.. 51

8.1. Spektrální analýza všeobecně. 51

8.1.1. Všeobecné přiblížení 51

8.1.2. Teoretické základy této spektrální analýzy. 51

8.1.3. Určení maximální velikosti a počtu počítaných vlastních frekvencí a korekce nezapočítaných vlastních frekvencí 52

8.1.3.1. Určení maximální velikosti počítaných vlastních frekvencí 52

8.1.3.2. Určení maximálního počtu počítaných vlastních frekvencí 52

8.1.3.3. Funkce Korekce nezapočítaných hmotností a možnosti kombinace nezapočítaných hmotností 53

8.1.4. Pravidla pro kombinace odezev modů (Modal Combination Methods ) 53

8.1.4.1. Důvody kombinace odezev jednotlivých modů. 53

8.1.4.2. Seskupovací metoda (Grouping Method) 54

8.1.4.3. Desetiprocentní metoda (Ten Percent Method) 54

8.1.4.4. Metoda součtu absolutních hodnot (Absolute Method) 55

8.1.4.5. Metoda „Druhá odmocnina součtu čtverců“ (Square Root of the Sum of the Squares (SRSS)) 55

8.1.4.6. Metoda „Dvojitý  SRSS“ (Double Sum Method (DSRSS)) 55

8.1.4.7. Úplná kvadratická kombinace (Complete quadratic combination (CQC)) 56

8.1.4.8. Kombinace dynamických a pseudodynamických modálních odezev. 56

8.1.5. Kombinace dynamických zatížení 56

8.1.5.1. Kombinace dynamických zatížení v jednom směru. 56

8.1.5.2. Kombinace prostorových složek dynamického zatížení (Spatial Combination Method (SRSS/ABS)) 57

8.1.6. Která kombinace se má vypočítat dřív?  (Spatial or Modal Combination First) 57

8.2. Spektrální analýza zatížení impulzem (rázem) 57

8.2.1. Definování impulzu (rázu) a generování zatěžovacího spektra odezvy. 57

8.2.2. Definování impulzu  v konkrétních případech. 59

8.3. Časová posloupnost působení zatížení  (Time History) 59

8.4. Seizmická spektrální analýza. 60

8.4.1.  Všeobecně o zemětřesení 60

8.4.2. Projevy seizmického zatížení 64

8.4.3. Seizmické oblasti 64

8.4.4. Spektrální analýza seizmicity. 65

8.4.4.1. Základní rovnice spektrální analýzy seizmicity. 65

8.4.4.2. Spektrum odezvy konstrukce. 66

8.4.4.3. Vytvoření návrhového spektra odezvy. 66

8.4.4.4. Vysvětlení základních pojmů a součinitelů použitých pro návrhové spektrum.. 68

8.4.4.5.  Třídy významu potrubí 68

8.5. Možnosti výpočtu  programem  pro pevnostní výpočty potrubí 68

9. Jak postupovat, když dynamický výpočet nevychází?. 69

9.1. Všeobecný úvod. 69

9.2. Zásady kreslení izometrií použité v dalších kapitolách. 69

9.3.  Způsob řešení kmitání v pásmu rezonance. 70

9.3.1.  Řešení kmitání potrubí zásahem do tvaru kmitání (zabráněním kmitání o určité frekvenci) 70

9.3.2.  Řešení kmitání potrubí zásahem do tvaru kmitání (zmenšováním amplitudy kmitání čili zatlumením) 70

9.3.3.  Řešení kmitání potrubí zásahem do frekvence kmitání (přeladění konkrétních modů) 71

9.4. Řešení kmitání při současné tepelné dilataci 71

9.5. Řešení dynamického zatížení ve speciálních případech. 72

9.5.1. Řešení, když potrubí nevyhoví hydraulickému rázu. 72

9.5.2. Řešení potrubí v případě seizmicity. 72

10. Zařízení pro tlumení kmitání potrubí. 73

10.1. Tlumiče rázů. 73

10.1.1. Hydraulický tlumič rázů. 73

10.1.2. Mechanický tlumič rázů. 74

10.1.3. Viskoelastický tlumič (damper) 75

10.2.Omezovač kmitání 77

10.2.1. Klasický pružinový omezovač kmitání 77

10.2.2. Antivibrační objímka. 78

10.2.3. Mechanický tlumič – absorbér energie. 78

10.2.4. Vibroizolační prvky REDYST. 79

11.Vysokocyklová únava.. 81

11.1.  Úvodní informace. 81

11.2. Pevnostní výpočet 81

12. Použitá literatura a literatura pro další studium... 84