Напорные трубы ПВХ против динамических напряжений. Часть 3

Чтобы выбрать подходящий класс труб для усталостной нагрузки, необходимо выполнить следующую процедуру. Во-первых, оцените вероятный диапазон давления, P, т. е. максимальное давление минус минимальное давление. Далее оцените частоту или количество циклов в день, которые ожидаются. Определите требуемый срок службы и рассчитайте общее количество циклов, которые произойдут в сроке службы трубы. Используя соответствующую таблицу или указанные значения, нарисуйте вертикальную линию от оси x в точке P и горизонтальную линию от оси y, что будет означать общее количество жизненных циклов трубопровода. Найдите точку пересечения между горизонтальной и вертикальной линиями. Выберите класс трубы, который ограничивает область этой точки пересечения, как минимум, необходимый для этих усталостных условий. Определение диапазона давления осуществляется следующим образом.

Для простоты диапазон давления определяется как максимальное давление минус минимальное давление, включая все переходные процессы, испытываемые системой во время нормальной работы, как показано на разных схемах. Эффект случайных условий, таких как сбой питания, может быть исключен. Также необходимо принять определение цикла как повторяющегося события. В некоторых случаях схема цикла будет сложной, и может потребоваться учесть вклад вторичных циклов. Сложные циклические схемы особенно характерны для трубопроводных систем с насосами. Насосные системы часто подвержены скачкам напряжения после переходного процесса основного давления. Такой скачок давления затухает экспоненциально, и, по сути, система подвергается ряду незначительных циклов давления с уменьшением величины. Чтобы принять это во внимание, влияние каждого второстепенного цикла необходимо связать с первичным циклом с точки зрения количества циклов, которые производят такой же рост усталостного напряжения, что и один первичный цикл.

Используя эту методику, можно обнаружить, что типичный экспоненциально затухающий импульсный режим эквивалентен двум основным циклам. Таким образом, в целях проектирования учитывается только амплитуда первичного цикла с удвоенной частотой. В общем, подобный метод может применяться к любой ситуации, когда существуют меньшие циклы в дополнение к первичному циклу. Эмпирически рост трещины связан с диапазоном напряжений, что можно высчитать по соответствующим формулам. Таким образом, n вторичных циклов величиной 1 можно считать эквивалентными в действительности одному первичному циклу. Например, можно заметить, что вторичный цикл, равный половине величины первичного цикла, создаст такой эффект, что потребуется 9 вторичных циклов для получения той же нагрузки, что и один первичный цикл. Если они происходят с одинаковой частотой, эффективная частота первичных циклов увеличивается на 1,1 (справедливо для целей проектирования). В следующей части приведём пример для наглядности.