Modal Éagsúlachta Leaisteachais le Teocht: Struchtúir Dhosmálta a Dhearadh

Ní uimhir sheasta é modúl elasticity - tomhas cé chomh righin atá ábhar faoi ualach - docruach dhosmálta; laghdaítear go seasta de réir mar a thagann ardú ar theocht, agus bíonn tionchar díreach ag an meath sin ar an méid a sraonaíonn ball struchtúrach, cé chomh luath agus a bhúclaíonn sé, agus cé mhéad corrlach atá ag dearadh i seirbhís. Maidir le haon struchtúr cóimhiotail dhosmálta nó nicile a oibríonn os cionn na teochta comhthimpeallaí - is earráid choitianta agus iarmhartach í na tacaí foirnéise, córais sceite, soithí ardteochta - ag baint úsáide as seomra singil-luach modúil teochta ar fud an dearaidh. Míníonn an treoir seo cén fáth a dtiteann an modulus le teocht, cé mhéad do ghráid choiteanna dhosmálta, agus conas a éilíonn cóid dearaidh ar innealtóirí cuntas a thabhairt air.

Cad é Modal na Leaisteachais, agus Cén Fáth a Athraíonn sé le Teocht?

Tomhaiseann modúl elasticity (modal Young, E) stiffness ábhair - a fhriotaíocht in aghaidh dífhoirmithe leaisteacha faoi strus - agus laghdaítear é de réir mar a ardaíonn an teocht toisc go lagaíonn teas na fórsaí nasctha adamhach a thugann a stiffness don ábhar ar an gcéad dul síos.

I dtéarmaí simplí, is é an modulus elasticity an cóimheas idir strus agus brú leaisteacha: cuir ualach áirithe i bhfeidhm, agus sraonann ábhar níos déine (E níos airde) níos lú ná ceann níos solúbtha (E níos ísle). Ag an scála adamhach, tagann stiffness ó neart na naisc mhiotalacha a choinníonn adaimh ina suíomhanna laitíse. De réir mar a mhéadaíonn an teocht, creathadh adaimh níos fuinniúla agus fásann an meán-spásáil eatarthu beagán, rud a lagaíonn na fórsaí athshlánaithe a chuireann i gcoinne díláithriú leaisteacha.

Is é an toradh ná ábhar a iompraíonn go leaisteach fós - filleann sé fós ar a bhunchruth nuair a dhéantar é a dhíluchtú - ach nach gcuireann sé in aghaidh an dífhoirmithe chomh láidir ná mar a rinne sé ag teocht an tseomra. Is feiniméan ar leith é seo ó caillteanas neart toraidh nó creep; Bíonn tionchar ag laghdú modulus ar gach struchtúr dhosmálta a oibríonn go te, fiú ceann amháin atá luchtaithe go maith laistigh dá raon leaisteacha agus i bhfad ó aon imní creep nó toradh.

Cé mhéad a Laghdaíonn Modal Leaisteachas Cruach Dhosmálta de réir mar a Ardaíonn Teocht?

Cailleann cruach dhosmálta austenític chaighdeánach thart ar 20–25% dá modulus teochta seomra faoi 600 céim (1110 céim F), agus tá an caillteanas sin de réir a chéile agus intuartha seachas éifeacht tairsí tobann, agus is é sin a ligeann dó a bheith táblaithe agus deartha thart go muiníneach.

Léiríonn sonraí tagartha a foilsíodh in ASME Roinn II-D agus caighdeáin choibhéiseacha idirnáisiúnta patrún comhsheasmhach ar fud na ngrád: laghdaítear modulus go réidh agus go leanúnach ó theocht an tseomra aníos, gan aon neamhleanúnachas géar sa raon leaisteach.

Is cúis amháin é an meath rianúil dea-thréithrithe seo a bhfuil laghdú modulus sách éasca le dearadh do - murab ionann agus neart toraidh nó iompraíocht sreinge, a d’fhéadfadh a bheith níos éagsúil idir teasanna agus foirmeacha táirgí, tá an caidreamh teochta modulus do theaghlach cóimhiotail ar leith comhsheasmhach go leor go meastar go bhfuil luachanna táblaithe iontaofa thar raon leathan foirmeacha táirgí agus soláthraithe.

Luachanna modúil ionadaíocha do ghráid choiteanna dhosmálta thar raon tipiciúil teochta ardaithe:

Tábla 1. Modal ionadaíoch luachanna leaisteachas (E) do ghráid choiteanna dhosmálta ag teocht ardaithe. Tá luachanna léiritheach agus cruinn; deimhnigh i gcónaí i gcoinne eagrán reatha ASME Roinn II-D, Cuid D, nó leis an tsonraíocht ábhartha ábhartha sula n-úsáidfear é agus an dearadh á ríomh.

Cén Fáth a Laghdaíonn Teocht Ardaithe Modal Leaisteachais ag an Leibhéal Adamhach?

Tá laghdú modulus á thiomáint ag leathnú teirmeach ar an laitís adamhach agus aimplitiúid creathadh adamhach méadaithe, agus lagaíonn an dá cheann na fórsaí nasctha idir-atamaíocha go mbraitheann stiffness leaisteacha ar - an meicníocht fhisiceach céanna ar fud gach grád cóimhiotail dhosmálta agus nicil, cé go n-athraíonn an ráta meath le comhdhéanamh cóimhiotail.

Is feidhm bhunúsach é stiffness leaisteacha de chuar an fhuinnimh phoitéinsil idiradamhaigh - cé chomh géar a mhéadaíonn an fórsa athshlánaithe de réir mar a dhíláithrítear adaimh óna spásáil chothromaíochta. Leathnaíonn dhá éifeacht faoi thiomáint ag an teocht an cuaire sin: ar dtús, méadaíonn leathnú teirmeach an meánspásáil adamhach, ag bogadh adaimh níos faide ón gcuid is géire den tobar poitéinsil; sa dara háit, is é an meán aimplitiúid creathadh teirmeach níos mó ná an fórsa nasctha thar raon níos leithne de shuíomhanna adamhacha meandracha, agus níl an chuid is mó acu faoi cheangal chomh docht ná an suíomh cothromaíochta.

Is féidir le heilimintí cóimhiotail a mhéadaíonn neart naisc agus cobhsaíocht laitíse - nicil, moluibdín, agus cróimiam i gcomhcheangail éagsúla - an meath seo a mhoilliú go measartha, agus is cuid é sin den fáth go gcoimeádann cóimhiotail saibhre nicil codán níos airde dá seomra-modal teochta ag teocht ardaithe áirithe ná mar a leanann gach gnáth-chruachcharbóin, fiú go leanann na gnáth-chóimhiotail ardaithe.

Cén tionchar a bhíonn ag Modal Leaisteachais Íochtarach ar Dhearadh Struchtúrtha?

Méadaíonn modal laghdaithe sraonadh leaisteacha go díreach faoi ualach ar leith, íslíonn sé ualach búcla criticiúil na mball comhbhrú, agus laghdaítear an mhinicíocht nádúrtha i struchtúir chreathadh - a chiallaíonn gur féidir le ball atá ar mhéid leordhóthanach ag teocht an tseomra a bheith faoi-riocht, seans maith go buckling, nó athshondas{{2}íogair nuair a shroicheann sé an teocht oibriúcháin.

Tá trí sheiceáil dearaidh is íogaire do laghdú modulus. Tá sraonadh faoi ualach comhréireach go contrártha le E, mar sin d'fhéadfadh réise bíoma nó píopa a chomhlíonann teorainn sraonadh ag teocht an tseomra dul thar an teocht ardaithe cé nach bhfuil aon athrú ar an ualach agus ar an strus a chuirtear i bhfeidhm. Tá toilleadh búcla leaisteacha na gcolún agus na sliogán ballaí tanaí comhréireach go díreach le E, agus mar sin laghdaítear an t-ualach ag a n-éiríonn ball comhbhrú éagobhsaí freisin de bharr an chaillteanais mhódúil chéanna a mhéadaíonn sraonadh - rud ríthábhachtach maidir le tacaí foirnéise, sliogáin shoithigh tanaí-ballaí, agus ritheanna caola píobaireachta.

Tá minicíocht nádúrtha struchtúir creathadh comhréireach le fréamh cearnach E, mar sin is féidir le trealamh atá íogair d'athshondas (píobán faoi réir creathadh spreagtha, painéil tanaí in aice le hinnealra rothlach) aistriú go raon minicíochta níos mó seans maith le hathshondas de réir mar a théitear suas.

Seiceálacha dearaidh is mó a mbíonn tionchar ag laghdú modulus orthu

Sraonadh leaisteacha agus sag bíomaí, réise píopaí, agus tacaí faoi ualach marthanach.

Ualach buckling criticiúil na gcolún, sliogáin tanaí, agus baill comhbhrú.

Minicíocht nádúrtha agus iompar athshondais na gcomhpháirteanna creathadh.

Áireamh struis theirmeach, áit a ndéanann modal níos ísle - a fhritháireamh go páirteach ach nach gcuireann sé deireadh le - strus ó leathnú teirmeach srianta.

Cé na Gráid Cruach Dhosmálta a Choinníonn Modulus is Fearr ag Teocht Ardaithe?

Tosaíonn steels dhosmálta déphléacsacha le modúl teochta seomra atá measartha níos airde ná na gráid austenític chaighdeánacha agus coinníonn siad codán inchomparáide nó beagán níos fearr den stiffness sin trína raon seirbhíse praiticiúla, agus rianaíonn gráid feirriticeacha gar d'iompar austenític faoi bhun a n-uasteorainn teochta praiticiúla; Is iondúil go gcoimeádann cóimhiotail atá bunaithe ar nicil-an codán is airde de mhodúil teocht an tseomra ag na teochtaí is airde.

Tá céatadán an chaillteanais mhodúil ó theocht an tseomra go dtí teocht ardaithe áirithe cosúil go ginearálta thar theaghlaigh chaighdeánacha dosmálta - go hiondúil sa raon 20–30% faoi 600 céim - toisc go mbíonn tionchar ag an bhfisic bhunúsach (leathnú laitíse agus creathadh) ar gach cóimhiotail atá bunaithe ar iarann ​​agus nicil ar an mbealach ginearálta céanna. Mar sin is mó a bhaineann na difríochtaí idir gráid leis an bpointe tosaigh agus leis an uasteorainn teocht phraiticiúil ná ráta laghdaithe bunúsach difriúil: tosaíonn gráid dhéphléacsacha thart ar 2-5% níos déine ag teocht an tseomra ná na gráid austenític, agus leathnaíonn cóimhiotail chróimiam nicil seirbhís struchtúrach inúsáidte cúpla céad céim níos faide ná mar a shroicheann gráid chaighdeánacha austenitic agus déphléacsacha a dteorainneacha praiticiúla go príomha, seachas trí mhodhnuithe praiticiúla amháin.

Cén tionchar a bhíonn ag Laghdú Modulus ar Bhúcáil agus ar Dhearadh Colún ag Ardteocht?

Toisc go bhfuil an t-ualach buckling criticiúil leaisteacha comhréireach go díreach le modulus, táirgeann laghdú 20% ar E ag teocht ardaithe thart ar 20% laghdú ar ualach buckling criticiúil don bhall céanna céimseata, is féidir a aistriú colún nó bhlaosc ó lamháil sábháilteachta leordhóthanach ag teocht an tseomra go ceann neamhleor ag teocht oibriúcháin gan aon athrú ar an ualach feidhme.

Léiríonn an gaol buckling leaisteach clasaiceach (Euler) an spleáchas díreach:

Pᶄᵣ=π²EI / (KL)²

nuair is é Pᶄᵣ an t-ualach buckling criticiúil, is é E an modulus elasticity ag an teocht oibriúcháin, is é I nóiméad táimhe an bhaill, is é K an fachtóir faid éifeachtach, agus is é L an fad neamhbhraite. Is airí coinnithe geoiméadrach nó teorann fosaithe é gach téarma eile sa chothromóid seo, mar sin bogann an t-ualach búcla criticiúil i gcomhréir dhíreach le modulus.

Sin é an fáth go dteastaíonn seiceálacha búcla le luach modulus ag an teocht oibriúcháin iarbhír do bhaill caola comhbhrú - colúin tacaíochta foirnéise, blaoscanna tanaí le ballaí faoi bhrú seachtrach, ritheanna píobaireachta neamhbhraite -, ní le luach an mhodúil ag an teocht oibriúcháin iarbhír, ní leis an seomra-luach teochta a úsáidtear chun ábhar a dheimhniú. Ní-coimeádach é teocht an tseomra a úsáid i seiceáil buckling ar struchtúr te agus féadann sé áibhéil bríoch a dhéanamh ar an gcorrlach atá ar fáil.

Cén chaoi a dtugann Cóid Dearaidh Cuntas d’Athrú Modúl le Teocht?

Éilíonn mórchóid dearaidh go n-úsáidfear luachanna modal ardaithe teochta go díreach i ríomhanna dearaidh - Déanann ASME Roinn II-D táblaí E versus teochta de réir cóimhiotal le haghaidh brúthrealamh, feidhmíonn Eurocode 3 fachtóir laghdaithe teochta-do dhearadh struchtúrach agus dóiteáin, agus déanann treoir struchtúrach cruach dhosmálta tagairt don dá fhoinse - mar sin ní bhíonn dearadh comhlíontach riamh{6} bunaithe ar an teocht{6} bunaithe ar an teocht singil. seomra-luach modúil teochta.

Tábla 2. Comparáid a dhéanamh ar an gcaoi a dtugann na mórchóid dearaidh agus na caighdeáin tagartha aghaidh ar an teocht-modal spleách leaisteachas.

In ainneoin formáidí éagsúla - luachanna díreacha táblaithe in aghaidh teochta-fachtóirí laghdaithe spleácha - tá an bunriachtanas céanna ag na trí chur chuige: caithfidh an modal a úsáidtear i ríomh sraonadh, buckling nó stiffness a bheith ag freagairt do theocht oibriúcháin nó nochta iarbhír an ábhair, ní dá luach deimhnithe teochta an tseomra.

Conas ar cheart d'Innealtóirí Ríomhanna Dearaidh a Choigeartú le haghaidh Struchtúir Ardteochta Dhosmálta?

Ba cheart d’innealtóirí uasteocht marthanach miotail a shainaithint do gach seiceáil struchtúrach, an luach modúil comhfhreagrach a tharraingt ón gcódtábla is infheidhme seachas réamhshocrú a dhéanamh ar theocht an tseomra, agus sraonadh, buckling, agus ríomhanna minicíochta a rith ag an luach sin - ag déileáil le laghdú modúil mar ionchur caighdeánach taobh le strus incheadaithe, ní mar mhionchoigeartú roghnach.

Seicheamh praiticiúil chun laghdú modúil a ionchorprú i ndearadh:

1. An teocht miotail rialaithe a bhunúdo gach seiceáil - d'fhéadfadh sé seo a bheith difriúil ó theocht sreabhán an phróisis agus ba cheart go léireodh sé an riocht is measa a mhair sa chás, seachas an neamhbhuan gairid.

2. Tarraing an teocht-modal ceartaitheón tábla cód infheidhme (ASME II-D, Eurocode 3, nó an treoir um dhearadh struchtúrach dhosmálta ábhartha) seachas luach teochta deimhnithe an tseomra a úsáid ón tuarascáil tástála muileann.

3. Ath-seiceáil teorainneacha sraonaidhag baint úsáide as an modulus laghdaithe, ós rud é go minic is iad na teorainneacha inseirbhíse na chéad seiceáil a dteipeann orthu de réir mar a ardaíonn an teocht, fiú sula n-éiríonn corrlaigh láidreachta ina n-ábhar imní.

4. Ath-seiceáil toilleadh búclai gcás aon bhall comhbhrú caol nó tanaí-ballaí, ag cur an modal laghdaithe i bhfeidhm go díreach sa chothromóid ualaigh chriticiúil.

5. Déan an bunús teochta a dhoiciméadúa úsáidtear le haghaidh gach luach modulus sa taifead dearaidh, ós rud é go bhféadfadh sé nach mbeadh dearadh atá leordhóthanach ag teocht oibriúcháin thoimhdithe amháin leordhóthanach má ardaíonn an teocht seirbhíse iarbhír níos déanaí.

Ceisteanna Coitianta

An ndéanann modulus caillteanas elasticity damáiste buan do chruach dhosmálta?

Is feiniméan raon inchúlaithe, leaisteach é laghdú modulus - aisghabhann an t-ábhar a sheomra-modal teochta nuair a fhuaraíonn sé siar, murab ionann agus damáiste sléibhe nó díghrádú miotalóireachta, is féidir a bheith buan.

An bhfuil laghdú modulus mar an gcéanna le cailliúint neart toraidh ag teocht?

Ní hea, is airíonna gaolmhara ach ar leith iad. Rialaíonn modulus stiffness agus sraonadh leaisteacha, agus rialaíonn neart toraidh an strus a thosaíonn dífhoirmiúchán buan; meathann an dá cheann le teocht, ach léitear iad ó tháblaí cód ar leith agus úsáidtear iad i ríomhanna éagsúla.

Cén teocht ag a n-éiríonn laghdú modulus ina ábhar imní dearadh bríoch?

Tosaíonn formhór na n-innealtóirí ag tabhairt cuntas soiléir ar laghdú modulus a luaithe a sháraíonn teocht mhiotail marthanach thart ar 150–200 céim (300–390 céim F), ós rud é faoi bhun an raoin sin is gnách go mbíonn an laghdú ó luachanna teochta an tseomra beag go leor le titim laistigh de chorrlaigh dearaidh chaighdeánacha don chuid is mó de na gráid dhosmálta.

An sáraíonn cóimhiotail nicil cruach dhosmálta i gcónaí maidir le coinneáil modulus?

Go ginearálta tá ag teocht ard, ach braitheann an buntáiste praiticiúil ar na cóimhiotail shonracha atá á gcur i gcomparáid agus an raon teochta atá i gceist; ag teochtaí measartha ardaithe d'fhéadfadh go mbeadh an difríocht idir grád dhosmálta austenític tobar roghnaithe agus cóimhiotal nicil beag, agus is minic a bhíonn buntáiste fíor an chóimhiotail nicile á thiomáint ag neart agus friotaíocht ocsaídiúcháin ag teochtaí níos faide ná raon praiticiúil cruach dhosmálta.

An féidir modulus leaisteachas a thástáil go díreach ar chomhpháirt in-seirbhíse?

Sea, ag baint úsáide as teicníochtaí ar nós tomhas treoluas ultrasonaic nó tástáil athshondais dhinimiciúil, cé go mbraitheann innealtóirí ar chód foilsithe -luachanna táblaithe don chóimhiotal ar leith seachas ar mhodal tástála réimse-go díreach chun críocha dearaidh.