Продольные напряжения пластиковых труб. Часть 5

• OD = наружный диаметр
• tmin = минимальная толщина стенки
• DR = размерное соотношение = OD / tmin
• t = толщина стенки
• ID = внутренний диаметр
• σ = напряжение («предел текучести»)
• S = расчётная прочность
• S = долгосрочная допустимая прочность, обозначается точно так же, как и расчётная прочность
• E = модуль упругости
• ε = деформация (по закону упругости Гука, E = σ/ε)
• ν = коэффициент Пуассона = 0,38 для ПВХ
• θ = прогиб соединения (угол смещения двух смежных участков трубы в раструбном соединении)
• α = коэффициент теплового расширения
• P = внутреннее давление или вакуум (в отдельных случаях — внешнее давление)
• ΔT = изменение температуры
• Rb = радиус продольного изгиба трубы

Любые трубы (как пластиковые, так и металлические) имеют тенденцию расширяться и сжиматься при изменениях температуры и внутреннего или внешнего давления. Эффект изменения температуры зависит от типа соединения. В трубах с фиксированным концом (ограниченное соединение) стыки противостоят любым изменениям длины соседнего участка трубы — к этому типу относятся сварные соединения. В трубе со свободным концом, как в случае с уплотнениями, труба может укорачиваться или удлиняться в пределах раструба. В последующем анализе рассматриваются как стресс, так и напряжение. Во многих случаях напряжение, как правило, является лучшей основой для анализа, чем стресс. Теперь о влиянии изменений температуры. Для сварных соединений в трубе температурное напряжение (тепловое напряжение) определяется как: σ = Eα (ΔT). Понижение температуры приводит к попытке укоротить трубу, но она сдерживается продольным натяжением.

Для уплотнительных швов на участках трубы температурная деформация определяется как: ε = α (ΔT). Пример: для сварных соединений в прямых участках труб снижение температуры ΔT = 28 °C вызывает продольное растягивающее напряжение σ = 4,1 МПа с использованием уравнения в предыдущем абзаце. Этому напряжению должны противостоять сварные соединения (сварные и клеевые соединения ПВХ). Если изменение температуры является постоянным, стрессы со временем ослабевают. Если изменения температуры являются циклическими, конструкция трубы основана на регрессии прочности, которая уменьшается на количество циклов в единицу времени. В общем, температурное напряжение само по себе не является критическим, но может усилить другие продольные напряжения. В уплотнениях нет продольных ограничений на соединения. Труба свободного конца длиной L = 6 м, подвергнутая понижению температуры ΔT = 28 ° C, укорачивается на ΔL = α (ΔT) L = 9 мм, по половине на каждом конце. На самом деле, существует некоторая устойчивость почвы к укорачиванию заглублённой трубы, а уплотнённые швы должны выдерживать изменения длины. В следующей части коснёмся расчётов теплового расширения, а также поговорим о том, какой эффект на напряжения и стрессы оказывает внутреннее давление среды.