[hwarang]

Добрый день!
Подскажите, пожалуйста, сталкивались ли с расчетом на прочность прямоугольной врезки в круглый трубопровод (условный скриншот приложен)? Трубопровод под давлением порядка 0.4 МПа.
Интересует расчет, наподобие врезки штуцера в обечайку сосуда (ГОСТ 34233) - ослабление трубы врезкой (нужно ли укрепление), расчет фланцевого соединения на плотность, прокладки, болты...
Можете ли подсказать методику расчета.
В ГОСТ 32388-2013 Расчет трубопроводов, ГОСТ 34233.3(4)-2017 врезки круглые и, соответственно все в расчетах привязано к диаметрам. Возможно, можно условно привести прямоугольную форму условно (по площади или какому-то среднему размеру) к круглой. Если да, то где можно посмотреть, что это допускается

[Tyhig]

hwarang, по теме не подскажу. Вот ещё такая мысль. Если делаете круглую врезку, то она соответствует гост и вы сертификатом подтвердите соответствие нормам. А если прямоугольной расчёта нигде нет, и вы этот расчёт как-то сделаете, то чему будет соответствовать соединение и труба ? Примут ли её ?

Offtop: В SCAD в мкэ можно собрать схему и нагрузить давлением. Давление можно из нормативных документов попытаться изъять. Получатся главные напряжения по каким-то теориям прочности. Их можно сравнивать с расчётным сопротивлением Ry или пределом текучести сигмат с коэф. запаса.
По идее из этих напряжений стенок можно пересчётом хитро получать напряжения в сварном шве, но это уже за пределами моего понимания. И сварные швы принимать с запасом 2-3 раза.
Или сварные швы моделировать трёхмерными кэ с шагом кэ <0,1 катета. Но это месяц на построение модели. И всё трёхмерными кэ считать.

[Injener-81]

При такой врезке возникнут концентраторы напряжений в углах прямоугольника (выреза в круглом трубопроводе). Вырез, лучше делать с закруглениями. Посчитать один (так, как это затратно по времени конструирования и анализа) узел врезки можно с применением объемных конечных элементов. Лучше на программе, которая учитывает нелинейную работу материала (локальные пластические деформации). Укрепление основной трубы в месте выреза потребуется однозначно. Но, как написано выше, могут быть проблемы с обоснованием расчетов - проще запретить. С другой стороны, если сначала сделать круглую врезку в трубопровод, а затем, через переход, на фланцах присоединить прямоугольный, будет в значительной степени усложнение узла (и, соответственно, уменьшится его надежность), перерасход металла.
Как-то так...

[uraltay]

Тут надо садиться и включать сопроматовское воображение. В ГОСТовских расчётах не всегда учитывают растягивающую трубу силу, а при такой щели она будет очень заметно влиять. Действие радиальных сил для узкой щели будет значительно компенсироваться стенками отвода.

[Injener-81]

Сообщение от uraltay Тут надо садиться и включать сопроматовское воображение.

Здесь задача из области теории упругости (пластичности)...

[ratay]

А сопромат и есть упрощенная теория упругости.

[ak762]

а для какой среды проектируете? 0.4МПа это 4атм , а то ведь стиральную машину резиновым шлангом подключают к водопроводу до 6 атм и держит
а тут металл собираетесь применять, но маловато данных

[Injener-81]

Сообщение от ak762 а для какой среды проектируете? 0.4МПа это 4атм , а то ведь стиральную машину резиновым шлангом подключают к водопроводу до 6 атм и держит а тут металл собираетесь применять, но маловато данных

Пишет трубопровод, хотя судя по картинке, похоже на воздуховод. Рабочее давление 4 атм, в тоже время, ссылается на ГОСТ 34233 Сосуды и аппараты, и ГОСТ 32388-2013 Трубопроводы технологические.
Забил тему и пропал. Или сам не понял, или не надо...

[hwarang]

Сообщение от Tyhig А если прямоугольной расчёта нигде нет, и вы этот расчёт как-то сделаете, то чему будет соответствовать соединение и труба ? Примут ли её ?

Да, Вы правы. Поэтому и обратился на форум. Возможно, кто-то сталкивался с подобным случаем и знает методику расчета. Конечно, предпочтительно по ГОСТ, РД и т.п.

----- добавлено через ~4 мин. -----

Сообщение от Injener-81 При такой врезке возникнут концентраторы напряжений в углах прямоугольника (выреза в круглом трубопроводе). Вырез, лучше делать с закруглениями. Посчитать один (так, как это затратно по времени конструирования и анализа) узел врезки можно с применением объемных конечных элементов. Лучше на программе, которая учитывает нелинейную работу материала (локальные пластические деформации). Укрепление основной трубы в месте выреза потребуется однозначно. Но, как написано выше, могут быть проблемы с обоснованием расчетов - проще запретить. С другой стороны, если сначала сделать круглую врезку в трубопровод, а затем, через переход, на фланцах присоединить прямоугольный, будет в значительной степени усложнение узла (и, соответственно, уменьшится его надежность), перерасход металла. Как-то так...

Вы правы, вырез лучше сделать со скруглениями.
МКЭ - это хороший вариант, но меня интересует в первую очередь расчет по какому-то нормативному документу (ГОСТ, РД...), если такой вообще существует. Как раз для обоснования расчетов.

----- добавлено через ~9 мин. -----

Сообщение от ak762 а для какой среды проектируете? 0.4МПа это 4атм , а то ведь стиральную машину резиновым шлангом подключают к водопроводу до 6 атм и держит а тут металл собираетесь применять, но маловато данных

А для чего маловато данных? Я прощу помощи в методике расчета (если такая существует), а не в самом расчете. Среда - воздух. Температура порядка 200 С.

----- добавлено через ~12 мин. -----

Сообщение от Injener-81 Пишет трубопровод, хотя судя по картинке, похоже на воздуховод. Рабочее давление 4 атм, в тоже время, ссылается на ГОСТ 34233 Сосуды и аппараты, и ГОСТ 32388-2013 Трубопроводы технологические.

А воздуховод - это не трубопровод?
В 1 посте написано, что интересует методика расчета наподобие указанных ГОСТов. С расчетами по этим нормативам приходится работать, но там подобной врезки в методиках нет. Поэтому прошу помочь тех, кто сталкивался.

----- добавлено через ~13 мин. -----

Сообщение от Injener-81 Забил тему и пропал. Или сам не понял, или не надо..

Или занят чем-то другим.
Спасибо за ответы, я не пропал

[ratay]

Ну что же, денек прошел, мысли устаканились, а случай-то несложный. На каждый случай ГОСТов не напишут, а универсальная вещь - это учебники. Берем старый учебник Беляева по сопромату еще 69-го года, и там все есть. 0,4МПа не бог весть какое давление, вам нужны два проверочных расчета. Во-первых, считаете трубу на разрыв обычным образом, но коэффициент концентрации напряжений берете по максимуму для остроугольной врезки, то есть 3. И сварной шов на срез по пониженным напряжениям, у Беляева это 800 кг/см кв. Площадь среза - катет шва умножим на периметр. Все.

[uraltay]

Сообщение от ratay Во-первых, считаете трубу на разрыв

А во-вторых? На растяжение вдоль оси? В обоих случаях участвуют стенки отвода-короба, величину которых и определить с помощью знаний из Беляева.

[ratay]

И последнее, что следует помнить: если у материала трубы задан предел текучести, т.е. материал пластичный, то концентрацию напаряжений можно не учитывать, а если задан временнОй предел, то учитывать надо обязательно по максимуму.

[Injener-81]

Сообщение от ratay И последнее, что следует помнить: если у материала трубы задан предел текучести, т.е. материал пластичный, то концентрацию напаряжений можно не учитывать, а если задан временнОй предел, то учитывать надо обязательно по максимуму.

А поподробнее нельзя?

[Tyhig]

Ради интереса нашёл ещё вот такое
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОБВЯЗОЧНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ВСН 185-85
https://meganorm.ru/Data2/1/4294847/4294847609.htm

Запутался в этих коэффициентах в приложениях, но если читать мельком, то там коэф. концентрации резко ограничивается до 1,5-1,6... Могу соврать.

Offtop: В строительстве коэф. концентрации тоже ограничивается как-то похоже, по моим ощущениям.
Например, для сварных швов по пособию к старому СНиП стальные конструкции и СП 16 расчётное сопротивление шва примерно в 2 раза меньше R стали. И там это как раз учёт этих концентраторов, то есть не более 1,6...2.

Надо точно знать, а не надеяться на авось.
Вон, ВСН чётко говорит считать в МКЭ с учётом физической нелинейности.

[RicoSand]

Если не получится посчитать/обосновать то можно обойти - сделать круглую врезку + переход с круга на прямоугольник. Кнчн если габариты примыкающих частей позволят.

Картинка по конструкции похожа на место под шибер. Может можно какие-то книжки из области шиберостроения применить к этой ситуации ?

[ratay]

Injener-81: у трубы может быть различный материал и различное состояние поставки, т.е. термообработка. Если в стандарте на нее указан предел текучести, то материал пластичный, нечувствительный к концентрации напряжений. Если указан временнОй предел, то материал хрупкий и коэффициент концентрации учитывать нужно. Максимальный коэффициент 3 для остоугольного надреза. Эти таблицы есть у того же Беляева в учебнике.

[Injener-81]

Сообщение от ratay Эти таблицы есть у того же Беляева в учебнике

А в действующих ГОСТах (строительство, трубопроводы) есть трубы из такой хрупкой стали?

[Fogel]

Врезать круглый и переход на прямоугольный не проще, если заморочки с верификацией расчётов?

[hwarang]

Сообщение от RicoSand Если не получится посчитать/обосновать то можно обойти - сделать круглую врезку + переход с круга на прямоугольник. Кнчн если габариты примыкающих частей позволят.

Сообщение от Fogel Врезать круглый и переход на прямоугольный не проще, если заморочки с верификацией расчётов?

Спасибо, но так обойти не выйдет. Нужна именно прямоугольная врезка

Сообщение от RicoSand Картинка по конструкции похожа на место под шибер. Может можно какие-то книжки из области шиберостроения применить к этой ситуации ?

Да, я смотрел по шиберным задвижкам, но особо ничего не нашел

Сообщение от Tyhig Запутался в этих коэффициентах в приложениях, но если читать мельком, то там коэф. концентрации резко ограничивается до 1,5-1,6... Могу соврать.

Спасибо, посмотрю

[ShaggyDoc]

Подобные изделия называются пыле-воздухо-газопроводными устройствами ПВГУ. Применяются на ТЭЦ и крупных котельных.
Имеется много давно разработанных "номерных" ПВГУ-хххх. Это самые разнообразные изделия - узлы, компенсаторы, заслонки, предохранительные клапана, переходы и прочее. Всё выпускается заводами. Легко находится в Сети.

Что касается врезки "периметр в диаметр", то она широко применяется в обычной промышленной вентиляции, но там давления ничтожные. Прежде чем уверять "нужна именно прямоугольная врезка" надо все-таки разобраться, а так ли это. Что именно будет на прямоугольной врезке - там ведь слабое место даже не сам узел присоединения, а прямоугольный фланец. Узел присоединения можно просто усилить безрасчетными накладками, как это делается в ответственных круглых врезках.

И если "ну никак иначе" и хочется помучиться, то, как уже советовали, открывать учебники-справочники по сопромату. Или свою теорию разрабатывать, если "беляев-лох".