۰ تا ۱۰۰ تحلیل تنش در مخازن تحت فشار

تحلیل تنش در مخازن تحت فشار
   

مفهوم تحلیل تنش در مخازن تحت فشار

تحلیل تنش در مخازن تحت فشار ، پیچیده ترین و مهمترین قسمت طراحی و ساخت مخازن تحت فشار است. اگر مقدار تنش اعمال شده به مخزن به درستی محاسبه نشود دو مشکل اساسی را به وجود خواهد آورد:

۱) در صورتی که تنش معادل کمتر از تنش واقعی محاسبه شود ، حداقل ضخامت جداره  کمتر از مقدار مورد نیاز بدست خواهد آمد که نتیجه آن ازکارافتادگی در مخزن خواهد بود. مقاله « آشنایی با عوامل از کارافتادگی در مخازن تحت فشار » مطالعه کنید.

۲) در صورتی که تنش معادل بیشتر از تنش واقعی محاسبه شود ، حداقل ضخامت جداره بزرگتر از مقدار مورد نیاز خواهد شد که نتیجه آن افزایش هزینه تولید خواهد بود.

قدم اول برای تحلیل تنش در مخزن تحت فشار ، آشنایی با انواع تنش ها و دسته بندی آنها است. به طور کلی در طراحی مخازن تحت فشار تنش ها به سه دسته کلی تقسیم بندی میشوند:

۱) تنش های اولیه (Primary Stress)

۲) تنش های ثانویه (Secondary Stress)

۳) تنش های قله یا پیک (Peak Stress)

در ادامه مقاله هر کدام از انواع تنش ها را به صورت مختصر توضیح خواهیــم داد.

انواع تنش ها در مخازن تحت فشار
انواع تنش ها در مخازن تحت فشار

تنش های اولیه

تنش های اولیه یا Primary Stress که معمولاً با P نشان داده می شود به تنش هایی گفته می شود که در تعادل با تنش خارجی هستند بدین معنا که تنش های اولیه ناشی از نیروهای داخلی با تنش های اولیه ناشی از نیروهای خارجی در تعادل هستند.

تنش هایی از قبیل فشار داخلی مخزن ، وزن سازه مخزن و وزن محتویات مخزن نمونه ایی از تنش های اولیه هستند. باید بدانید که تنش های اولیه دارای تقسیم بندی می باشند که در ادامه آنها را معرفی می کنیم.

بیشتر ببینید
تنش مجاز در مخازن تحت فشار چه مقداری است؟

الف) تنش های اولیه عمومی غشایی

تنش های اولیه عمومی غشایی یا Primary Membrane Stress ، که معمولاً با Pm نشان داده می شود ، تنش هایی هستند که به دور از محل های بریدگی و ناپیوستگی در مخزن وجود دارد بهترین نمونه ایی که از تنش های اولیه عمومی غشایی می توانیم مثال بزنیم تنش های موجود در جداره مخازن کروی هستند.

ب) تنش های اولیه محلی غشایی

تنش های اولیه محلی غشایی یا Primary Local Stress ، که معمولاً با Pl نشان داده می شود ، تنش هایی هستند که در نزدیکی محل های بریدگی ، ناپیوستگی و انفصال در مخزن وجود دارد بهترین نمونه ایی که از تنش های اولیه محلی غشایی می توانیم مثال بزنیم تنش های موجود در اتصال جداره به نازل در مخزن می باشد.

ج) تنش های اولیه خمشی

تنش های اولیه خمشی یا  Primary Bending Stress ، که معمولاً با Pb نشان داده می شود ، تنش هایی هستند که مقدار آن بستگی به مقدار ممان خمشی ، فاصله از تار خنثی و ممان دوم سطح دارد که معمولاً بیشترین مقدار آن در مخازن تحت فشار افقی طویل دیده می شود.

 

تنش های ثانویه

تنش های ثانویه یا Secondary Stress که معمولاً با Q نشان داده می شود ، تنش هایی هستند که منشاء آنها با تنش های اولیه متفاوت است و چنانچه که قبلاً در توضیح تنش های اولیه گفته شده که تنش های اولیه ، به تنش هایی گفته می شود که در تعادل با تنش خارجی هستند بدین معنا که تنش های اولیه ناشی از نیروهای داخلی با تنش های اولیه ناشی از نیروهای خارجی در تعادل هستند، نمی باشد.

بیشتر ببینید
۰ تا ۱۰۰ آشنایی با تجهیزات مکانیکی پایپینگ

تنش های ثانویه ، وقتی تولید می شوند که تغییر شکل قطعه در اثر بارگذاری خارجی توسط سایر قسمت های سازه محدود شود به عبارت دیگر محل اعمال تنش محدود شود . به عبارت دیگر این نوع تنش ها طوری گسترده می شوند که خود به خود به حالت تعادل می رسند، بدون اینکه نیاز به داشتن تعادل بار خارجی داشته باشند.

محل های مختلفی در سازه می توانند در معرض تنش های ثانویه قرار بگیرند مانند محل های تغییر اتصال ، ناپیوستگی ، محل جوش و … در مخازن تحت فشار جوشکاری شده ، قسمت جوشکاری شده محل پدید آمدن تنش های ثانویه است که می توانند تحلیل تنش را پیچیده تر کند.

قسمت های جوشکاری شده در مخازن ، تنها قسمتی نمی باشند که محل پدید آمدن تنش های ثانویه است بلکه با توجه به نوع مخزن ، « برای آشنایی با انواع مخازن کلیک کنید » این تنش ها می تواند در سایر محل ها نیز وجود داشته باشند که یکی دیگر از این محل ها در مخازن ، محل هایی است که در معرض تنش های حرارتی قرار دارند.

تنش های ثانویه خود به دو نوع غشایی (Qm) و خمشی (Qb) تقسیم می شود که فعلاً مورد صحبت ما نمی باشد.

تنش های قله یا پیک

تنش های قله یا پیک یا Peak Stress سومین دسته از تقسیم بندی انواع تنش ها می باشد. تنش های قله یا پیک که معمولاً با F نشان داده می شود ، به بیشترین تنشی گفته می شوند که در محل هایی دارای بریدگی ، ناپیوستگی و تغییر ناگهانی ضخامت و … ظاهر می شوند.

بیشتر ببینید
آشنایی با اصول طراحی و ساخت مخازن تحت فشار

تنش های قله یا پیک ، بر خلاف تنش های اولیه سبب تسلیم شدن سازه نمی شوند اما خطری به مراتبی بیشتر از آنها ایجاد می کنند و آن به وجود آوردن ترک و شکست فاجعه بار سازه می باشد . برای مطالعه بیشتر در این مورد مقاله « شکست در اتصالات جوشی به زبان ساده » مطالعه شود.

 

 

این در آینــده مقاله تکمیل خواهد شد ♥

 

به این مقاله چقدر امتیاز می‌دهید؟

Rating 3.44 from 18 votes

رضا رستمی
ارسال دیدگاه