Расчёт цилиндрических тел при воздействии теплового и радиационного нагружений
Расчёт бетонного цилиндрического тела в плоской постановке (плоское деформированное состояние). Зависимость радиационных деформаций от дозы облучения. График распределения температуры и флюенса нейтронов в толщи цилиндра. Изменения радиального напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 118,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчёт цилиндрических тел при воздействии теплового и радиационного нагружений
С.В. Литвинов, Ю.Ф. Козельский, Б.М. Языев
Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону
При воздействии на бетон высоких температур, радиационного воздействия и т.д., его физико-механические свойства могут изменяться, что сказывается на напряжённо-деформированном состоянии.
В статье проводится расчёт бетонного цилиндрического тела в плоской постановке (плоское деформированное состояние). Внутренний и внешний радиусы цилиндра соответственно ra и rb.
Дифференциальное уравнение, описывающее распределение радиальных напряжений вдоль радиуса цилиндра, хорошо известно [1]:
, (1)
где:
, , .
Как было сказано выше, модуль Юнга зависит от температурной и радиационной нагрузок, т.е.:
Коэффициент Пуассона принят постоянной величиной, что объясняется ограниченностью экспериментальных данных о его изменении под действием вышеуказанных факторов.
Здесь:
- вынужденная деформация;
- температурная деформация; - деформация в результате радиационного воздействия; - коэффициент линейного расширения материала цилиндра.
Исследованию температурных напряжений в цилиндре посвящена работа [2]. Распределение температуры по толщине цилиндра описывается уравнением теплопроводности Фурье:
. (2)
Зависимость модуля Юнга от температуры может быть аппроксимирована полиномом:
, (3)
где E0 - модуль упругости бетона при нормальных условиях.
В практических расчётах вполне достаточно применения полиномов третьей степени (N=3).
Распределение флюенса нейтронов Ф вдоль стенки цилиндра определяется уравнением [3]:
, (4)
где Ф - интегральный поток (флюенс) нейтронов; L - длина диффузии, зависящая от энергии нейтронов.
Зависимость модуля Юнга от флюенса нейтронов описывается уравнением:
, (5)
где , , и - эмпирические коэффициенты, зависящие от марки бетона и энергетического спектра нейтронов.
Зависимость радиационных деформаций от дозы облучения для разных описывается эмпирической формулой:
,
где - максимальная радиационная деформация раствора (бетона) данного состава; и - эмпирические коэффициенты, зависящие от радиационной деформативности заполнителя и энергетического спектра потока нейтронов.
Задача решена со следующими параметрами: ra=3.3 м; rb=3.8 м; Ta=300oC; Tb=0oC, E0=2e4 МПа; L=0.16 м; =1; =3·10-24 м2/нейтр.; =0.16; =0.01; =0.7; =10_24 м2/нейтр.; =0.8;
Для решения задачи был использован метод конечных разностей (МРК).
Первым этапом определялось распределение температуры в толщи цилиндра путем решения уравнения (2). Распределение температуры представлено на рис. 1.
Рис. 1. График распределения температуры в толщи цилиндра
Следующим этапом, путём решения выражения (4), определялось распределение флюенса нейтронов в толщи цилиндра, которое представлено на рис. 2.
Третьим этапом определялось изменение модуля Юнга в результате температурного и радиационного воздействий. Модуль Юнга определялся по формуле:
бетонный цилиндрический тело деформация
,
где k1 и k2 - коэффициенты, соответствующие изменению модуля Юнга в выражениях (3) и (5).
Четвёртым этапом происходило непосредственное определение радиального и окружных напряжений в толщи цилиндра. Графики распределения напряжений представлены: радиального - на рис. 3.; окружного - на рис. 4. Сплошная линия соответствует напряжённо-деформированному состоянию с учётом изменения модуля Юнга, т.е.
E=E(r);
штрихпунктирная - напряжённо-деформированному состоянию без учёта изменения модуля Юнгя, т.е. E=const.
Рис. 2. График распределения флюенса нейтронов в толщи цилиндра
Рис. 3. График изменения радиального напряжения
Таким образом, учёт совместного влияния радиационного и температурного нагружений на величину модуля Юнга, приводит к существенным изменениям величин напряжений в толщи цилиндра по сравнению с решением, когда модуль Юнга является величиной постоянной. В частности, на внутренней грани произошло снижение окружного напряжения на 75ч80%.
Это позволяет говорить о том, что при расчёте конструкций с воздействием нескольких дополнительных нагружений (температура, радиационное воздействие и т.д.), влияющих на физико-механические параметры материала, в расчётах изменениями этих физико-механических параметров пренебрегать нельзя.
Рис. 4. График изменения окружного напряжения
Литература
1. Андреев В.И. Некоторые задачи и методы механики неоднородных тел: Монография - М.: Издательство АСВ, 2002. - 288 стр.
2. Смолов А.В. Напряжённо-деформированнное состояние неоднородных упругих цилиндров под действием силовых и температурных нагрузок. Дис. Канд. Техн. Наук. - М.: 1987. - 161 с.
3. Дубровский В.Б. Радиационная стойкость строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1977. - 278 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Виды ионизирующих излучений. Экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы. Виды взаимодействия нейтронов с ядрами атомов. Расчет биологической защиты ядерного реактора. Критерии биологической опасности радионуклидов в случае внутреннего облучения.
лекция [496,7 K], добавлен 01.05.2014Гипотезы сопротивления материалов, схематизация сил. Эпюры внутренних силовых факторов, особенности. Три типа задач сопротивления материалов. Деформированное состояние в точке тела. Расчёт на прочность бруса с ломаной осью. Устойчивость сжатых стержней.
курс лекций [4,1 M], добавлен 04.05.2012Момент инерции тела относительно неподвижной оси в случае непрерывного распределения масс однородных тел. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Плоское движение твердого тела. Уравнение динамики вращательного движения.
презентация [163,8 K], добавлен 28.07.2015Описание явлений радиационных дефектов: распухания, упрочнения, охрупчивания, ускоренной ползучести материалов. Практическое исследование поведения материала бесконечного сплошного цилиндра, нагретого неравномерно по радиусу и подвергающегося облучению.
курсовая работа [475,2 K], добавлен 30.11.2010Проект масляного трансформатора с обмотками из алюминиевого провода и плоской трёхстержневой магнитной системой. Расчёт основных размеров, выбор изоляционных промежутков, диаметра стержня и высоты обмоток. Определение параметров КЗ; тепловой расчёт.
курсовая работа [490,6 K], добавлен 16.06.2014С ростом температуры кристалла за счет теплового расширения постоянная решетки увеличивается. Поэтому при повышении температуры у полупроводников, как правило, запрещенная зона уменьшается.
реферат [10,8 K], добавлен 22.04.2006Практический расчёт двух видов замыканий в электроэнергетической системе: трёхфазного и двухфазного на землю. Определение базисной ступени напряжения, базисных величин, схемы замещения. Расчёт периодической составляющей сверхпереходного тока КЗ.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 03.07.2011Зависимость от температуры величины теплового эффекта и изменения энтропии. Термодинамический анализ реакций. Оценка среднего значения теплового эффекта в интервале температур. Расчет количества фаз, независимых компонентов и числа степеней свободы.
контрольная работа [544,2 K], добавлен 02.02.2012Энергетическая теория прочности Гриффитса. Растяжение и сжатие как одноосные воздействия нагрузки. Деформированное состояние в стержне. Зависимость компонентов тензора напряжения от ориентации осей. Теория Ирвина и Орована для квазехрупкого разрушения.
курс лекций [949,8 K], добавлен 12.12.2011Рассмотрение разных вариантов схем источника опорного напряжения, равного ширине запрещённой зоны. Выбор конструкции, расчёт реакции на изменение температуры и напряжения питания. Изучение основ измерения параметров устройств при технологическом уходе.
диссертация [2,2 M], добавлен 07.09.2015Использование теоремы об изменении кинетической энергии. Исследование качения цилиндра с проскальзыванием и без него, со сдвинутым центром тяжести. Составление уравнения движения. Вычисление начальных давлений на стену и пол при падении стержня.
лекция [579,2 K], добавлен 30.07.2013Произвольное плоское движение твердого тела. Три независимые координаты. Скорости точек тела при плоском движении. Угловая скорость вращения фигуры. Мгновенный центр скоростей и центроиды. Ускорения точек при плоском движении. Мгновенный центр ускорения.
презентация [2,5 M], добавлен 24.10.2013Расчёт электрических нагрузок населённого пункта, определение места расположения трансформаторной подстанции. Конфигурация сети высокого напряжения и определение величины высокого напряжения, расчёт сечения проводов, определение потерь напряжения в сети.
курсовая работа [319,0 K], добавлен 02.02.2010Обоснование и выбор параметров газотурбинной энергетической установки. Расчёт на номинальной мощности и частичных нагрузках. Зависимость работы от степени повышения давления. Зависимость относительных расходов топлива установки от относительной мощности.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 25.11.2013Способы получения энергии. Способы организации реакции горения, цепные реакции. Общие сведения о ядерных реакциях взаимодействия нейтронов с ядрами. Реакция радиационного захвата и реакция рассеяния. Возможность цепной реакции. Жизненный цикл нейтронов.
курсовая работа [20,0 K], добавлен 09.04.2003Исследование напряжённого состояние в точке. Изучение главного касательного напряжения. Классификация напряжённых состояний. Определение напряжений по площадкам параллельным направлению одного из напряжений. Дифференциальные уравнения равновесия.
курсовая работа [450,2 K], добавлен 23.04.2009Устройство, классификация и назначение трансформаторов. Технические требования к силовым трансформаторам. Защита от короткого замыкания линий электропередач. Определение напряжения обмоток, токов и сопротивления изоляции. Расчёт плоской магнитной системы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 01.06.2019Определение места расположения трансформаторной подстанции, электрические нагрузки сети. Расчёт сечения проводов сети высокого напряжения. Потери напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе. Расчёт уставок релейной защиты, токов короткого замыкания.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 24.11.2011Организация процесса электронно-лучевого испарения. Формула электростатического напряжения между катодом и анодом, повышения температуры поверхности мишени за одну секунду. Расчёт величины тока луча и температуры на поверхности бомбардируемого материала.
статья [201,1 K], добавлен 31.08.2013
