23 Fakten zur radialen Belastung: Der vollständige Anfängerleitfaden

In diesem Artikel werden wir verschiedene Fakten im Zusammenhang mit radialer Spannung diskutieren.

Innendruck und Außendruck komprimieren den Druckbehälter radial, resultierende Druckspannungen werden als Radialspannung bezeichnet, die allgemein gebräuchliche Vorzeichenkonvention sieht Druckspannungen als negativ an. Radialspannung wird durch σ dargestelltr

Alle drei Hauptspannungen (Umfang, axial und radial) wirken auf einen Druckbehälter senkrecht zueinander. Unter allen drei Spannungen σr wirkt in Richtung des Radius des Zylinders oder der Kugel.

Was ist Radialspannung?

Auf ein zylindrisches oder kugelförmiges Objekt wirken Drücke in verschiedenen Richtungen, die als axiale, radiale und tangentiale Spannungen bezeichnet werden.

Die Radialspannungen können als Funktion des Innen- und Umgebungsdrucks und des Innen- und Außenradius eines Druckbehälters formuliert werden. Auf der Innenfläche des Zylinders ist das σr ist gleich dem Innendruck.

Außen entspricht er dem Außendruck (14 psi oder 0.1 MPa). Durch die Dicke des Zylinders variiert er nahezu linear zwischen diesen Werten. Betrachten wir ein zylindrisches Rohr, das Flüssigkeit führt, verschiedene Arten von Belastungen wie Gewichtsbelastungen (Rohrgewicht, Flüssigkeitsgewicht usw.), Drücke (interne und externe Konstruktions- und Betriebsdrücke), Temperaturänderungen, gelegentliche Belastungen (Schlagkraft, Stoßkraft) Spannungen in einem Rohrleitungssystem erzeugen.

Diese Belastungen versuchen, das Rohr zu verformen, und aufgrund des Trägheitseffekts erzeugt das Rohr eine gewisse innere Widerstandskraft in Form von Spannungen.

Was ist Radialspannung im Druckbehälter?

Die Radialspannungen wirken je nach Wandstärke und Behälterform unterschiedlich auf einen Druckbehälter.

Wenn die Innenfläche eines Zylinders Druck erfährt, entwickeln sich die maximalen Spannungen in der Innenfläche, und wenn die Außenfläche einer Druckkraft ausgesetzt ist, wirken die maximalen Spannungen auf die Außenfläche.

Druckbehälter sind große Behälter, die speziell für die Aufbewahrung von Flüssigkeiten und Gasen ausgelegt sind. Der Innendruck unterscheidet sich immer vom Außendruck, der Innendruck eines Druckbehälters wird normalerweise auf einer höheren Seite gehalten. Zellorganismen und Arterien unseres Körpers sind das natürliche Beispiel für Druckbehälter.

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Ein Druckbehälter aus geschweißtem Stahl; Bildnachweis: Wikipedia

Vakuum enthaltende Druckbehälter werden auf einem niedrigeren Innendruck als die Atmosphäre gehalten.

Generell kann man bei einem Druckbehälter davon ausgehen, dass das verwendete Material isotrop ist, die Dehnungen durch die Drücke gering sind und die Wandstärke des Behälters viel kleiner ist als Außen- und Innenradius des Behälters. Aerosoldosen, Tauchflaschen und große Industriebehälter, Boiler usw. sind Beispiele für Druckbehälter.

Was ist Radialspannung in Rohrleitungen?

Radialspannungen in Rohrleitungen sind auf den Innendruck innerhalb des Rohres zurückzuführen, der durch die Flüssigkeit oder das Gas erzeugt wird.

Radiale Spannungen wirken in Rohrleitungen in Form einer Normalspannung und wirken parallel zum Rohrradius. Der Wert bleibt im Bereich des internen Auslegungsdrucks und des atmosphärischen Drucks, der auf die Innen- bzw. Außenfläche wirkt. Der σr die sich senkrecht zur Oberfläche entwickelt, ist gegeben durch σr=-p.

Im Vergleich zu anderen in Rohrleitungen wirkenden Normalspannungen ist der Wert des σr deutlich geringer, daher werden Längsspannung und Umfangsspannung nur für die Rohrauslegung berücksichtigt. σr wird grundsätzlich ignoriert.

Wie berechnet man die Radialspannung im Rohr?

Die Radialspannung ist eine in der Rohrwand vorhandene Normalspannung, die in einer Richtung parallel zum Rohrradius wirkt.

σr wirkt in Rohrleitungen in Form einer Normalspannung und wirkt parallel zum Rohrradius. Der Wert bleibt im Bereich des internen Auslegungsdrucks und des atmosphärischen Drucks, der auf die Innen- bzw. Außenfläche wirkt.

Betrachten wir das σr bei einem druckrohr wird der querschnitt der rohrwand durch ihren innenradius und außenradius charakterisiert.

σr=-Pint

σr=-Pmit

Das Minuszeichen ist auf die Drucknatur der Spannungen zurückzuführen.

An einer beliebigen Stelle innerhalb der Rohrwand bewirken Kräfte eine Stauchung, der das Material der Rohrwand entgegenwirkt.

radiale Beanspruchung

Wert der Druckspannung Über die gesamte Rohrwanddicke wird der Ausdruck für die Spannungsverteilung innerhalb der Rohrwand durch den Satz von Lame gegeben.

Der Ausdruck für

gif

Der Ausdruck enthält viele feste Werte wie ro, Ri, S.i, S.o nur radius(r) ist nur variabel.

gif

Mit anderen Worten: 

gif

Die Radialspannung wird vom Innendruckwert zum Außendruckwert verringert.

Maximales σr ist einfach der Innendruckwert des Rohrs

σ max=pint

Radiale Spannungsformel

Die Normalspannung, die auf die Mittelachse des Zylinders zu oder von ihr weg wirkt, wird als Radialspannung bezeichnet.

Ein Satz von Gleichungen, bekannt als Lames-Gleichungen, wird verwendet, um die Spannungen zu berechnen, die auf einen Druckbehälter wirken. Bei einem Rohr σr variiert zwischen Innendruck und Umgebungsdruck.

σr=AB/r2

σθ=A+B/r2

Wobei A und B die Integrationskonstanten sind und durch Anwendung von Randbedingungen gelöst werden können.

Und „r“ ist der Radius, der ein innerer Radius oder ein äußerer Radius sein kann.

Radialspannungsformel für dicken Zylinder

Ein Druckbehälter gilt als dick, wenn D/t < 20 ist, wobei „D“ der Durchmesser des Behälters und „t“ die Wandstärke ist.

Bei einem dicken Zylinder sind die wirkenden Spannungen hauptsächlich Ringspannung oder Umfangsspannung und Radialspannung. Aufgrund des im Inneren des Behälters wirkenden Innendrucks entwickeln sich in der Innenwand des Behälters entlang des Radius des Behälters einige Spannungen, die als Radialspannungen bekannt sind.

Die Lame-Gleichung wird verwendet, um die Spannungen zu quantifizieren, die auf einen dicken Zylinder wirken. Das σr für einen dicken Zylinder an einem Punkt r von der Achse des Zylinders ist unten angegeben

Dieses Bild hat ein leeres alt-Attribut; sein Dateiname ist gif.latex

Wo ri=Innenradius des Zylinders

ro=Außenradius des Zylinders

pi=innerer absoluter Druck

po=äußerer absoluter Druck

An der Innenfläche der Zylinderwand ist σr maximal ist und gleich p isti - Po dh Manometerdruck.

Radialspannungsformel für konischen Zylinder

Die Wirkung der Radialspannung im Fall eines dünnen Zylinders ist nicht Null, aber es lohnt sich nicht, ihre Wirkung für Design und Analyse zu berücksichtigen.

Bei einem dünnen Zylinder sind die Umfangsspannung und die Axialspannungen viel größer σr, daher wird bei einem dünnen Zylinder die Radialspannung im Allgemeinen vernachlässigt. Im Falle eines dicken Zylinders σr Der erzeugte Druck entspricht einem Überdruck an der Innenfläche des Zylinders und einem Nulldruck an der Außenfläche.

Radialspannungsformel für Kugel

Die Spannungen, die senkrecht zu den Wänden der Kugel wirken, sind Radialspannungen.

Das σr Die auf die Außenwand einer Kugel wirkende Kraft ist Null, da die Außenwand eine freie Oberfläche ist.

σr Formel für eine Kugel ist σr=-pi/2, für mittlere Dicke t/2

σr=-p, für Innenradius

σr=0, für Außenradius

Ist Radialspannung zugfest?

Radialspannungen sind immer kompressiver Natur.

Die radiale Spannung in einem Druckbehälter wird durch die Wirkung des Innendrucks erzeugt, der von der Flüssigkeit im Inneren und dem Umgebungsdruck auf die Außenfläche ausgeübt wird. An einer beliebigen Stelle innerhalb der Wand des Druckbehälters bewirken Kräfte eine Kompression, der das Material der Wand entgegenwirkt.

pi und pe komprimieren Sie die Schale radial, wodurch σ entstehtrGemäß der Konvention der Kontinuumsmechanik sind diese Spannungen negativ.

Das σr am Innen- und Außenradius liegen

σri=-pi

σre=-pe

Die Spannungen verteilen sich gleichmäßig über die Dicke der Struktur, das arithmetische Mittel der Spannungen ergibt die Radialspannung σr,

σr=(σrire) / 2

σr=-(Si+pe)/2 Gl(1)

Wo pi=0, pe= 0,

Gleichung (1) ergibt

σr=-pi/2

σr=-pe/2

Ist Radialspannung negativ?

Radialspannungen wirken in radialer Richtung eines Druckbehälters und sind es ebenso wie die Tangential- oder Umfangsspannung

verantwortlich für die diametrale Verformung eines Gefäßes.

Im Allgemeinen ist Radialspannung von Natur aus komprimierend und wirkt zwischen der Innen- und Außenfläche eines zylindrischen Behälters, und gemäß der Konvention der Kontinuumsmechanik sind Radialspannungen negativ.

Ist Radialspannung eine Hauptspannung?

Ja, Radialspannung ist eine Hauptspannung.

Radialspannung ist die Spannung in Richtung oder weg von der Hauptachse eines Druckbehälters. Im Fall eines dicken Zylinders verläuft die Spannungsverteilung über die Dicke des Zylinders. Das Maximum σr wird am Innenradius des Zylinders erhalten.

Ist Radialspannung Scherspannung?

Scherspannung τ ist die Spannungskomponente, die mit dem Querschnitt eines Materials koplanar ist.

Aufgrund der Scherausdehnung einer Struktur werden Radialspannungen entwickelt, die in Normalrichtung der Grenzfläche wirken. Als Ergebnis wird die Scherspannungsfestigkeit der Grenzfläche stark erhöht, was wiederum die endgültige Tragfähigkeit der Verankerungsstruktur stark verbessert.

Schubspannung klassifiziert als direkte Schubspannung und Torsionsschubspannung. Ab den 1960er Jahren wurde die Verankerungsstruktur in Form von temporärer und permanenter Bewehrung häufig im Bauwesen sowie im Bergbau eingesetzt

Ist Radialspannung Normalspannung?

Eine Radialspannung ist eine normale Spannung, die koplanar zur Symmetrieachse ist, aber senkrecht zur Symmetrieachse wirkt.

Normalspannungen wirken immer in einer Richtung senkrecht zur Fläche der Kristallstruktur eines Materials, sie existieren sowohl in Druck- als auch in Zugbeschaffenheit. Radialspannungen sind eine Art von Normalspannung und Druck in der Natur.

Fazit:

Zum Abschluss des Artikels können wir sagen, dass Stresss in radialer Richtung auf einen Druckbehälter wirkt σr sind ebenso wie die beiden anderen Hauptspannungen (Band- und Axialspannung) von großer Bedeutung, insbesondere bei der Konstruktion eines dickwandigen zylindrischen oder kugelförmigen Druckbehälters.