Vegyipari készülékek szilárdsági méretezésének héjelméleti alapjai

Tartalom

Előszó 3
I. Általános tudnivalók a szilárdsági méretezés héjelméleti alapjairól 5
1. A héj fogalma és geometriája 5
2. Az élerők és élnyomatékok fogalmának bevezetése 7
3. A héjban ébredő feszültségek meghatározása 12
4. A feszültségek és alakváltozások közötti összefüggések 13
II. Hengeres héjak elmélete 17
1. Hengeres héjak membránelmélete 17
1.1 A héjelem egyensúlyi egyenletei membránfeszültségi állapot esetében 18
1.2 A membránerők meghatározása körszimmetrikus terhelés esetén 20
1.2.1 Gáznyomással terhelt végtelen hosszú körhengerhéj 21
1.2.2 Gáznyomással terhelt véges hosszúságú körhengerhéj 21
1.2.3 Folyadékkal töltött álló hengeres tartály 23
1.3 A membránerők meghatározása általános terhelés esetén 24
1.3.1 A végein terhelt hengeres héj 25
1.3.2 Önsúllyal terhelt hengeres héj 27
1.3.3 Folyadékkal töltött fekvőhengeres tartály 28
1.3.4 Szélnyomással terhelt álló henger 29
1.4 Bélelt hengeres edények 30
1.4.1 Gáznyomással terhelt végtelen hosszú bélelt henger 31
2. Hengeres héjak hajlításelmélete 33
2.1 A héjelem egyensúlyi egyenletei hajlítás esetén 33
2.2 A héjelem rugalmas alakváltozásai 35
2.3 Összefüggések az élerők, élnyomatékok és a középfelület eltolódásai között 39
2.4 Körszimmetrikus terhelésű hajlított hengeres héj 42
2.4.1 Álló hengeres folyadéktartály 44
2.4.2 Hengeres gáztartály 50
2.4.3 A végein terhelt hajlított hengeres héj 54
2.4.4 Szélességi kör mentén terhelt hengeres héj 57
2.4.5 Gyűrűvel merevített hengeres gáztartály 59
2.4.6 A hengertől eltérő szerkezeti anyagú gyűrűvel merevített hengeres készülék 61
III. Gömbhéjak elmélete
1. Gömbhéjak membránelmélete 67
1.1 A héjelem egyensúlyi egyenletei membránfeszültség állapot esetén 67
1.2 A membránerők meghatározása körszimmetrikus terhelés esetén 70
1.2.1 Gáznyomással terhelt gömbtartály 71
1.2.2 Önsúllyal terhelt gömbtartály 72
1.2.5 Folyadékkal töltött gömbtartály 73
1.2.4 Koncentrált erővel terhelt gömbtartály 75
1.2.5 Gömbtartályok hóterheléssel 76
1.2.6 Gömbhéjból kialakított készülékfedél 77
1.3 A membránerők meghatározása általános terhelés esetén 79
1.5.1 Szélnyomással terhelt gömbtartály 81
1.3.2 A peremén terhelt gömbhéj 83
1.4 Gáznyomással terhelt bélelt gömbtartály 83
2. Gömbhéjak hajlításelmélete 85
2.1 A héjelem egyensúlyi egyenletei körszimmetrikus terhelésű hajlított gömbhéj esetében 85
2.2 A héjelem rugalmas alakváltozásai 87
2.3 Összefüggések az élerők, élnyomatékok és a héj rugalmas alakváltozásai között 90
2.4 Körszimmetrikus peremterhelésű hajlított gömbhéj 91
2.4.1 Körszimmetrikus peremterhelésű gömbhéjban ébredő élerők és élnyomatékok közelítő meghatározása 93
2.4.2 A peremen egyenletesen megoszló vízszintes irányú erővel terhelt gömbhéj 95
2.4.3 A peremen egyenletesen megoszló nyomatékkal terhelt gömbhéj 96
IV. Kúphéjak elmélete
1. Kúphéjak membránelmélete 99
1.1 A héjelem egyensúlyi egyenletei membránfeszültségi állapot esetén 99
1.2 A membránerők meghatározása körszimmetrikus terhelés esetén 101
1.2.1 Gáznyomással terhelt körkúphéj 102
1.2.2 Folyadékkkal töltött kúpfenekű tartály 103
1.2.3 Intze tartály 104
2. Kúphéjak hajlításelmélete 105
V. Készülékek méretezése
1. Készülékek alapegyenlete 107
1.1 Félgömbfenékkel lezárt hengeres készülék 111
1.2 Gömbsüveggel lezárt hengeres készülék 111
1.3 Kosárgörbe idommal lezárt hengeres készülék 112
1.4 Kúpos fenékkel lezárt hengeres készülék 114
1.5 Sarokgörbülettel csatlakozó kúpos fenék 115
1.6 Síkfedéllel lezárt hengeres készülék 115
1.7 Sarokgörbülettel csatlakozó síkfenék 115
1.8 Befelé domborított fenékkel lezárt hengeres készülék 116
2. Különböző átmérőjű hengeres héjak csatlakozási helyén fellépő járulékos terhelések 116
2.1 Gömbhéjon keresztül csatlakozó hengeres héjak 117
2.2 Toruszfelületeken keresztül csatlakozó hengeres héjak 117
2.5 Kúpos átmenettel csatlakozó hengeres héjak 118
2.4 Sarokgörbülettel csatlakozó kúphéj 118
3. Héjak és karimák csatlakozási helyén fellépő járulékos terhelések 119
3.1 Karimához csatlakozó hengeres héj 119
3.2 Karimához csatlakozó gömbsüveg 120
4. Az alakváltozási együtthatók meghatározása 121
4.1 Hengeres héj alakváltozási együtthatói 121
4.2 Gömbsüveg alakváltozási együtthatói 122
4.5 Körkúphéj alakváltozási együtthatói 123
4.4 Toruszfelület alakváltozási együtthatói 123
4.5 Síklap alakváltozási együtthatói 125
4.6 Gyűrű alakváltozási együtthatói 126
5. Készülékekben ébredő feszültségek meghatározása 127
5.1 A feszültségkoncentráció tényező fogalma és meghatározása 129
6. Példák a járulékos terhelések meghatározására 131
6.1 Karimához csatlakozó hengeres héj belső nyomással terhelve 131
6.2 Változó falvastagságú hengeres készülék belső nyomással terhelve 133
6.3 Félgömbfenékkel lezárt hengeres készülék belső nyomással terhelve 135
VI. Készülékek fedelein levő kiváltások méretezése
1. A csatlakozás helyén fellépő terhelések maghatározása 137
1.2 Hengeres héj alakváltozási viszonyai 138
1.3 A gömbhéj alakváltozási viszonyai 139
1.4 A járulékos terhelések meghatározása 139
2. A kiváltás környékén ébredő feszültségek meghatározása 140
VII. Rugalmas gyűrűk elmélete
1. A rugalmas gyűrűre ható terhelések és alakváltozások közötti összefüggések 143
2. Körszimmetrikusan terhelt vastag gyűrűk 150
VIII. Héjak stabilitási vizsgálata
1. Általános tudnivalók a stabilitás vizsgálatokról 155
2. Az energia módszer ismertetése 157
3. Héjak stabilitási vizsgálata az egyensúlyi módszer alapján 162
3.1 Az alakváltozások meghatározása 162
3.2 Összefüggések az élerők, élnyomatékok és az alakváltozások között 167
3.3 Az alakváltozások utáni egyensúlyi egyenletek és azok megoldása 168
3.4 Kétszeresen görbült héjak kritikus nyomásának meghatározása 172
3.4.1 Gömbhéj kritikus nyomásának meghatározása 173
3.5 Egyszeresen görbült héjak kritikus nyomásának meghatározása 174
3.5.1 Külső nyomással és a peremein egyenletesen megoszló tengelyirányú erővel terhelt körhengerhéj 174
3.5.2 Tengelyszimmetrikus kihajlás tengelyirányú terhelés hatására 176
3.5.3 Kihajlás külső nyomás hatására 177
3.5.4 Tengelyirányban terhelt héjszegment kritikus nyomásának közelítő meghatározása 178
4. Gyűrűterhelés alatt álló hengeres héjak kritikus nyomásának meghatározása 180
IX. Rugalmas gyűrűk stabilitási vizsgálata
1. Az egyenletesen megoszló nyomás alatt álló rugalmas gyűrűk kritikus terhelésének meghatározása 183
Ajánlott és felhasznált irodalom 186

Témakörök