Задача 3. Проведем прикидочный расчет прочности магистрального трубопровода 1420 16 мм

Проведем прикидочный расчет прочности магистрального трубопровода 1420 16 мм . Внутреннее давление р = 7,5 МПа. Сталь 10Г2ФБ. Испытания падающим грузом при температуре дали работу разрушения DWTT[3] = 5000 Дж образца из этой стали сечением 70 16 мм.

Решение. Поделив работу разрушения на площадь образца получим 4,5 МДж/м², которую считаем ориентировочной оценкой вязкости разрушения .

Теперь мысленно выделим из трубы отрезок (катушку[4]) длиной . Получили кольцо. Будем считать, что оно разрушится вдоль образующей (от действия окружных напряжений ) так, что площадь разрушения (поверхности излома) будет прямоугольник со сторонами . На это потребуется энергия . Будем считать, что нужная энергия возьмется из потенциальной энергии деформации этого кольца. Энергия единицы объема . Энергия всего кольца . Будем считать, что вся эта энергия может быть потрачена на разрушения и тогда энергия, приходящаяся на единицу площади излома, т.е. МДж/м². Итак, чтобы не было разрушения надо соблюсти неравенство . У нас так и получилось 1,24 < 4,5, даже с запасом.

[1] Отметим наличие более ранней работы К. Вигхарда (1907), где рассматривалось растяжение плоскости с угловым вырезом (вырождающимся в тонкий разрез) с получением асимптотических формул и с устранением особенности посредством осреднения напряжения на отрезке перед вершиной трещины.

[2] Напряжение вдоль трещины отражается на пластической зоне у вершины трещины, причем, сжимающее напряжение вдоль трещины действует разупрочняющим образом (способствует разрушению).

[3] Drop weight tear testing. Этот вид испытаний наиболее приближен к работе материала в условиях эксплуатации: нагружение на изгиб динамическое, толщина образца натурная, на растянутой стороне наварен сварной шов, в котором сделан тонкий надрез.

[4] Это из терминологии производственников.