Jdi na obsah Jdi na menu
 


Obsah: Jak na potrubí? II. - teorie dynamika

17. 12. 2018

... 84

 

Jak na potrubí? II., 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. Omezovače 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  79

11. Vysokocyklová únava  81

11.1.  Úvodní informace  81

11.2. Pevnostní výpočet 81

12. Použitá literatura a literatura pro další studium   84