[Bash]

Здравствуйте!
Давно мучает вопрос: зачем во фланцевых соединениях делается предварительное натяжение высокопрочных болтов. В частности, для начала возьмём нижний пояс ферм, где действует только растягивающее усилие. Почему бы здесь просто не затянуть болты, высокопрочные или обычные, и пускай себе работают на рассчитанное по их количеству растягивающее усилие.

[Ильнур]

П.259: болт-то ВЫСОКОПРОЧНЫЙ, и затягивать надо ВЫСОКО. А если уже звонят, Вы им встречный вопрос: а дайте сертификат на болты, где параметр для расчета М есть (а он должен быть).
П.258: я правильно ли рассмотрел - при отсутствии преднатяга напряглись швы у корня трубы?

[zebs]

Для 24 болта это многовато. А в природе я видел ключи, на 3 м, привырить трубу не проблема. 44 кг на рычаг получится.

[Cfytrr]

Ильнур, ну-у-у, так как швов как таковых в модели нету, то...
Но фланец одназначно напрягся ;-)

[Ильнур]

Cfytrr, ну-у-у не швы, а металл под швами, или там где должен быть шов. Ну тогда скажите каковы значения напряжений для красного и синего например.. Я ищу потверждение того, что с преднапрягом фланцы не так сильно мучаются, как без.

[Андрей Т.]

Cfytrr

Спасибо, посмотрел ключи. Самый большой около 2м. для достижения максимального момента нужно приложить силу 120кг, как ясно видно из паспорта.

Неужели эти ключи вульгарно удлиняют до 3 и более метров. Как это смотрится на площадке? А не засмеют?

Может есть какие другие решения.

[Ильнур]

Нет. Для контроля даже в авиации применяются вот эти ключи. Пусть вдвоем тянут.

[ander]

Андрей Т., возьмите длину больше во столько раз, сколько надо, главное, чтобы труба-рукоять была достаточно жесткой.

[Bash]

Сообщение от mst Bash, это вы напрасно ( про авторов СНиП). Они-то как раз знали про эти 10% (эксперименты в 80-е шли на сотни, причем на натурных образцах с тензометрированием и болтов и пластин). А 10% возможного перетяга (кстати во фрикционном до 20%) - это просто указявка- "господа, повежливее, это-ж фланец, а не фрикцион, где всегда есть запасной механизм - работа болта на срез".

Возможно был не прав. Хотел только обратить внимание, что учтены не все 10%. Как я писал выше, по логике должно быть 10+10=20%.

Сообщение от mst И вообще мой практический совет для конструирования ФС НП. Берите пример с Молодечно - забили 8М24 (с расчетной 220тс на фланец) - а в поясе сколько? не более 140тс, и спи спокойно. Вот что значит типовой проект.

Я бы предпочел, а монтажники особенно, забить 16 обычных болтов М24.

[Bash]

Сообщение от Volod'ka Как по мне (что я уже писал в соседней теме), разработанные рекомендации по фланцевым соединениям .... относятся к наиболее ответственным узлам. И применять их нужно в соответствии с этим. Ведь не будете же вы для фланца двухдюймовой трубы применять высокопрочные болты? Просто в случае отказа от "рекомендаций" будьте добры своим расчетом обосновать несущую способность данного узла.

Расчетом как раз обосновать не сложно. Растягивающее усилие делишь на несущую способность болта и коэффициент надежности. Толщину фланца рассчитать на изгиб тоже можно. Вопрос в возможных подводных камнях, которые мне, например, пока не понятны. Не зря же делают преднатяг. Но для чего это делают в НП ферм - я не нахожу ответа.

Сообщение от Volod'ka Теперь такой момент. В "рекомендациях" четко говорится, с какой целью делается предварительное натяжение. А именно - с целью восприятия поперечной силы за счет сил трения прижатых частей фланца. В сжатых ФС не требуется предварительное натяжение, поскольку там фланцы и так сжаты внешней силой. А поскольку в нижнем поясе фермы перерезывающая сила все таки будет присутствовать (пусть и небольшая), то отсутствие преднатяжения может способствовать проскалзыванию одной части фланца относительно другой, созданию эксцентриситета, изгибу болтов и т.д.

Попереные силы Q=300-1 000 кг и растягивающие P=40 000-100 000 кг не соизмеримы. И говорить о влиянии Q на Р можно только с научной точки зрения, а в инженерной практике можно учесть коэффициентом запаса. Как вы себе представляете проскальзывание фланцев (допустим между ними зазор 1 мм) от усилия 300 кг на одном из них, которые в свою очередь растягивают болты с усилием 40 000 кг? Эти болты по сути представляют собой затяжки, соединяющие две половины фермы. А возможные "эксцентриситет, изгиб болтов и т.д." присутствуют и в преднатяженных ФС и учитываются теми же коэффициентами надежности.

Сообщение от Volod'ka Опять таки вопросы герметичности стыка. Все таки тяжело себе представить, что фланец с предварительно натянутыми болтами раскроется в процессе эксплуатации.

Что плохого в негерметичности стыка? По сути любой стык двух пластин на сухую будет всегда с зазором. В случае же применения обычных болтов, контактные поверхности фланцев можно будет покрыть красками или мастикой, а потом затянуть. Это поможет исключить щелевую корозию, о которой в этой теме уже писалось.

Сообщение от Volod'ka И хотелось бы отговорить народ, потирающий руки в предвкушении КЭ моделирования фланца , бежат строить модели. На мой взгляд, это безсмысленно по следующим причинам:...

Любая модель не идеальна и требует экспериментального обоснования. Вопрос лишь в проценте достоверности. Как нас уже здесь убеждали, все существующие расчеты основаны на экспериментальных данных. И ничто не мешает сделать то же самое присутствующим в этой теме гуру программирования. По крайней мере, выложенные здесь эпюры фланцев меня впечатлили. И коль уж двигатели самолетов моделируют на компьютере, то в возможности получения модели ФС с высокой степенью достоверности я не сомневаюсь.

Собственно по теме темы... Почитал Биргера. Весьма познавательно. Там есть ответы по поводу работы как болтов, так и фланцев.

[Bash]

Сообщение от Ильнур Cfytrr, ну-у-у не швы, а металл под швами, или там где должен быть шов. Ну тогда скажите каковы значения напряжений для красного и синего например.. Я ищу потверждение того, что с преднапрягом фланцы не так сильно мучаются, как без.

Судя по эпюрам, напряжения вокруг трубы и в зоне ребер в ФС без натяжения действительно выше на 1-2 полоски шкалы. Это максимум 25%. Но определяющими являются напряжения в зоне болтов. А они не больше, чем в ФС с преднатягом болтов.

Сообщение от acid Собственно по теме темы... Почитал Биргера. Весьма познавательно. Там есть ответы по поводу работы как болтов, так и фланцев.

Никак не доходят руки до этой книжки. Если там есть ответы на вопросы этой темы - просьба сообщить.

[Volod'ka]

Сообщение от acid Собственно по теме темы... Почитал Биргера. Весьма познавательно. Там есть ответы по поводу работы как болтов, так и фланцев.

Хотелось бы услышать...

Расчетом как раз обосновать не сложно. Растягивающее усилие делишь на несущую способность болта и коэффициент надежности. Толщину фланца рассчитать на изгиб тоже можно. Вопрос в возможных подводных камнях, которые мне, например, пока не понятны. Не зря же делают преднатяг. Но для чего это делают в НП ферм - я не нахожу ответа.

Так в том то и дело, что в этом случае обход всех подводных камней - ваше дело. И если не уверены, что нашли все - лучше делать, как все

Но смысл поиска мне ясен, кто ищет - тот обрящет.

Попереные силы Q=300-1 000 кг и растягивающие P=40 000-100 000 кг не соизмеримы. И говорить о влиянии Q на Р можно только с научной точки зрения, а в инженерной практике можно учесть коэффициентом запаса. Как вы себе представляете проскальзывание фланцев (допустим между ними зазор 1 мм) от усилия 300 кг на одном из них, которые в свою очередь растягивают болты с усилием 40 000 кг? Эти болты по сути представляют собой затяжки, соединяющие две половины фермы. А возможные "эксцентриситет, изгиб болтов и т.д." присутствуют и в преднатяженных ФС и учитываются теми же коэффициентами надежности.

Я не говорил о влиянии Q на P. А о том, что при образовании щели и болтах-затяжках возможны свободные перемещения одной части НП фермы относительно другой (ИМХО). Что не есть хорошо. И усилия, возникающие в болтах, на это не оказывают никакого влияния.



По поводу моделирования МКЭ. Безусловно, всякая модель имеет права на жизнь и дает определенную полезную информацию о НДС конструкции. Просто необходимо грамотно трактовать то, что получилось. Помню, что когда начинал работать с МКЭ, моделировал стену с оконным проемом. естесвтенно, прямоугольным. И ествественно, получил бесконечно большие напряжения в углах окна, что является следствием концентратора напряжения в угле бесконечно малого радиуса для линейно упругой конструкции. Хотя, как вы знаете, здания с окнами до сих пор стоят...

Поэтому я - за моделирование, но против рекомендаций, исходящих из этой модели.

[Ильнур]

П.271: "...действительно выше на 1-2 полоски шкалы. Это максимум 25%. Но определяющими являются напряжения в зоне болтов. А они не больше..." - скажем так, предвзятостью веет.
1. Вопрос вообще-то был к Cfytrr. Я думаю, он сказал бы наверно так: "...для данной толщины фланца...."
2. Определяющими - это кто установил? Под болтами вообще-то происходит смятие, т.е. можно доводить и до предела, а вот швы посдвигает у трубы - это как раз может определить судбьбу фланца...
3. Не хотите затягивать болт, не затягивайте - просто потолще фланец берите. Все будет тип-топ. Просто вы отойдете от идеи максимальной экономии за счет высоких уровней.

[Bash]

Сообщение от Ильнур П.271: "...действительно выше на 1-2 полоски шкалы. Это максимум 25%. Но определяющими являются напряжения в зоне болтов. А они не больше..." - скажем так, предвзятостью веет. 1. Вопрос вообще-то был к Cfytrr. Я думаю, он сказал бы наверно так: "...для данной толщины фланца...." 2. Определяющими - это кто установил? Под болтами вообще-то происходит смятие, т.е. можно доводить и до предела, а вот швы посдвигает у трубы - это как раз может определить судбьбу фланца... 3. Не хотите затягивать болт, не затягивайте - просто потолще фланец берите. Все будет тип-топ. Просто вы отойдете от идеи максимальной экономии за счет высоких уровней.

Если стоит вопрос, скажем, ставить фланец толщиной 20 мм с натяжением ВП болтов или фланец толщиной 25 мм без натяжения болтов, то выбор очевиден, ИМХО.
Конечно же, хотелось бы услышать мнение Cfytrr.

[Cfytrr]

Bash, Ильнур. Не хотелось бы становится арбитром в вашем споре, но свою скромную лепту внесу.
Если уж речь от качественных величин перешла к количественным, то должен сразу заметить, что опсчитанная модель удовлетворяет не всем требованиям справедливо указанным Volod'ka в #255, а именно:
по п.1 Контактная поверхность только одна, между фланцами (моделить каждый болт по отдельности как то не хотелось ;-)) Поэтому болты получились с головками "приваренными" к верхней грани фланца, следовательно, локальные напряжение "под болтами" особенно по верхней грани фланца мало достоверны, в своем посте я указал, что напряжения "обрезаны" до 1000 кг/см кв. (все, что выше 1000 окрашивается красным)
По п. 2 Нелинейную физическую постановку (имхо, пластику) не включал, так как кроме как под болтами и течь фланцу при таких напряжениях негде. А что творится под болтами не ясно (см. п 1)
По п. 3 Ну, это воще замоделить не получится... ;-)

Но, несмотря на все несовершенство расчета могу представить следующее:

напряженное состояние в узле в двух крайних состояниях
1. Натяжение в болтах есть.
2. Натяжения в болтах нет, между фланцами есть зазор (тобишь они не взаимодействуют между собой)

Добавлено:
1. Тот же узел, фланец 20 мм. натяжение в болтах по 8 т. (чуть другое оформление градиента напряжений)
2 и 3. Соответственно один и тот же узел, но один из фланцев 25 мм. а второй 30 мм. Натяжения нет, между фланцами зазор.

[Ильнур]

К картинам с п.275: вот и ответ на вопрос с п.1: кроме болтов во фланцевом узле есть и сами фланцы, на работу которых довольно сильно влияет натяг/ненатяг этих болтов.

[Bash]

Cfytrr я не хотел Вас ввязывать в наш спор с Ильнуром. Интересуют только ваши комментарии к результатам Вашего моделирования.
В п.275 действительно наглядна показана бо'льшая деформативность соединения, а также более высокие напряжения в том числе в трубе.
Возможно это самая главная причина использования преднапряжения. Особенно при гораздо больших усилиях в таких конструкциях, как рамные узлы балок с колоннами.
Но все равно встает вопрос целесообразности применения их в НП ферм. У меня еще одна просьба к Cfytrr. Если это возможно, подберите пожалуйста толщину фланца без натяжения так, чтобы напряжения и деформации в ФС были одинаковыми с преднапряженным ФС. Извините за постоянные просьбы, но уж очень интересно.

[Cfytrr]

Bash, попробовать можно, тока вот плохо, что _stretch в этой проге не работает

[Ильнур]

А нельзя этот стрйч чем-то заменить временно? Например силой на головку и навстречу с другого конца? Вам же эта сила примерно известна...

[Bash]

Cfytrr
Да, лучше старого доброго автокада ничего нет.
Я не настаиваю на своей просьбе.
Ваша прога мне понравилась. Если кризис затянется, то изучу. Кстати здесь в даунлоаде есть результаты тестов сравнения nastran, ansis и еще какой-то проги, правда кажется за 1985 г.