Расчет опоры на прочность: Расчет балок из труб на изгиб и прогиб

Расчет опор на прочность

Расчет на прочность опор стальных технологических трубопроводов на Ру до 10 МПа

1.2. Силы и моменты определяются расчетом трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с учетом сил трения в подвижных опорах и усилий от компенсаторов, а также неуравновешенных сил внутреннего давления; на воздействие весовых нагрузок с учетом массы трубопровода, транспортируемого вещества, теплоизоляции, снега, льда, пыли и др. ; на воздействие ветровых, динамических и других нагрузок, а так же нагрузок от других трубопроводов, оборудования и конструкций.

1.3. Условные обозначения:
Px, Qy, Pz, Mx, My, Mz – проекции сил (кН) и моментов (кН хсм) на оси X, Y, и Z;
Wz, Wx – моменты сопротивлений расчетных сечений основного металла опоры соответственно относительно осей Z, X, см3;
Wy – момент сопротивления расчетного сечения основного металла при кручении, см3;
Wz`, Wx`, Wy` – моменты сопротивления расчетных сечений сварных швов соответственно относительно осей Z, X, Y;
F, F` – площади расчетных сечений соответственно основного металла и сварного шва, см2;
Fzсв, Fxсв – площади сечений сварных швов, направленных соответственно вдоль осей Z и X, см2;
h – расстояние от оси трубопровода до расчетного сечения для неподвижных опор, от основания опоры до расчетного сечения для подвижных опор, см;
[б], [τ] – соответственно допускаемое нормальное напряжение, Мпа, для материала опоры и касательное для сварного шва при температуре 20˚С. В расчетах приняты соответственно 160 и 130 Мпа.

1.4. При определении допускаемых нагрузок расчеты выполняются для следующих сечений:
а) по сварному соединению основания опоры с подпорной конструкцией;
б) по корпусу у основания опоры;
в) по сварному соединению опоры с трубопроводом;
г) по корпусу опоры вблизи трубы.

1.5. Допускаемые нагрузки определены при расчетной температуре 20˚С. При других расчетных температурах значения допускаемых нагрузок следует умножить на отношение [б]t / [τ], где [б]t – допускаемое напряжение для материала опоры при заданной температуре t.

2. Расчетные формулы.
2.1. Так как конкретное сочетание действующих на опору нагрузок неизвестно, расчет произведен из условия отсутствия внешних изгибающих моментов для двух сочетаний осевых нагрузок: при Pz=Px и Pz=2Px (для отдельных типов опор при Pz=5Px).
Расчетные формулы имеют вид:

а) по расчетному сечению сварного шва –

Расчет нагрузки на опору — программа-калькулятор онлайн

Данный конфигуратор предназначен для расчёта дополнительных механических нагрузок на опоры, возникающих при подвесе ВОК.
Расчёт выполняется по ПУЭ-7.

Класс напряжения линии:

Выберите класс напряжения линииА) 0,4-20 кВ и опоры связиБ) 35-110 кВ (и ВЛ в габаритах 35-110 кВ)

Выберите тип кабеля:

Выберите тип кабеляподвесной самонесущий с арамидными нитями (ДПТ)подвесной самонесущий со стеклонитями (ДПТс)легкий подвесной самонесущий с арамидными нитями (ДОТа)легкий подвесной самонесущий со стеклонитями (ДОТс)

Количество волокон:

Выберите кол-во волокон468121624323648647296128144

Выберите тип кабеля:

ДПТ — рекомендуется для линий 35 кВ и выше. ДОТс — рекомендуется для линий 0,4-10 кВ.

Выберите тип кабеляподвесной самонесущий с арамидными нитями (ДПТ)подвесной самонесущий со стеклонитями (ДПТс)легкий подвесной самонесущий с арамидными нитями (ДОТа)легкий подвесной самонесущий со стеклонитями (ДОТс)

Количество волокон:

Выберите кол-во волокон468121624323648647296128144

Максимально допустимая растягивающая нагрузка:

Выберите растягивающую нагрузку4кН6кН7кН8кН10кН12кН15кН20кН25кН30кН

Максимально допустимая растягивающая нагрузка:

Выберите растягивающую нагрузку4кН6кН7кН8кН10кН12кН15кН

Максимально допустимая растягивающая нагрузка:

Выберите растягивающую нагрузку4кН6кН7кН8кН

Максимально допустимая растягивающая нагрузка:

Выберите растягивающую нагрузку4кН6кН7кН8кН

Район по ветру:

Выберите район по ветру123456

Район по гололёду:

Выберите район по гололёду123456

Город:

Выберите городАбаканАнапаАрхангельскБарнаулБелгородБлаговещенскБрянскВеликий НовгородВладивостокВладикавказВладимирВолгоградВолжскийВологдаВоронежГрозныйЕкатеринбургИвановоИжевскИркутскЙошкар-ОлаКазаньКалининградКалугаКемеровоКировКостромаКраснодарКрасноярскКурганКурскЛипецкМагнитогорскМайкопМахачкалаМоскваМурманскНабережные ЧелныНальчикНижний НовгородНижний ТагилНовокузнецкНовороссийскНовосибирскОмскОрелОренбургПензаПермьПетрозаводскПетропавловск-КамчатскийПсковРостов-на-ДонуРязаньСамараСанкт-ПетербургСаранскСаратовСеверодвинскСмоленскСочиСтавропольСургутСыктывкарТамбовТверьТольяттиТомскТулаТюменьУлан-УдэУльяновскУфаХабаровскХанты-МансийскЧебоксарыЧелябинскЧереповецЧеркесскЧитаЭлистаЮжно-СахалинскЯрославль

Тип местности:

Выберите тип местностиА — открытаяВ — с препятствиями ниже опорС — с препятствиями выше опор

Коэффициент надежности по ответственности для ветровой нагрузки:

1,0 – для ВЛ до 220 кВ1,1 — для ВЛ 330 — 750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения

Коэффициент надежности по ответственности для гололедной нагрузки:

1,0 – для ВЛ до 220 кВ1,3 — для ВЛ 330 — 750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения

Другие конфигураторы:

Механический расчет опор ВЛ с учетом нагрузок от кабелей, проводов и тросов

Мы выполняем расчет нагрузок для всех видов опор ВЛ

Независимо от того, по какой воздушной линии планируется подвес волоконно-оптического кабеля, в технических условиях, выданных собственником, может быть отражено требование выполнения специализированного расчета нагрузок на используемые опоры.

Мы выполняем расчеты практически всех видов опор с учетом воздействия на них нагрузок от подвешиваемого волоконно-оптического кабеля. В частности, к ним можно отнести следующие разновидности опор.

1. Опоры контактной сети троллейбуса;
2. Опоры контактной сети железной дороги;
3. Опоры освещения различной конструкции;
4. Опоры ВЛ напряжением 0.4, 10, 35, 110, 220 кВ и выше.

Мы рассчитываем нагрузки на деревянные, бетонные, металлические и другие виды опор ВЛ. Все расчеты проводятся в соответствии с действующей нормативной документацией, выполняются качественно и в срок. В результате заказчику предоставляются все необходимые исходники.

Эскиз опоры ВЛ-110кВ УС110-8, на которую проводился расчет механических нагрузок

Эскиз опоры ВЛ-10кВ ОА10-1, на которую проводился расчет механических нагрузок

Особенности механического расчета нагрузок на опоры ВЛ-0,4кВ

Опоры ВЛ-0,4кВ в большинстве случаев разрабатываются на базе деревянных стоек или железобетонных стоек типа СВ (СВ-105-5, СВ-105-3. 5, СВ-95 и др.). Всего основных проводов на опорах ВЛ-0,4кВ не менее 4-х (3 фазы и ноль). Обычно для прокладки используются провода сечением 16 кв. мм. и больше.

Помимо неизолированных проводов может быть использован провод типа СИП-1, СИП-2, СИП-4 и СИП-5. Это изолированный провод, конструктивно представляющий собой скрутку трех фазных проводов и нулевого провода.

Эскиз опоры ВЛ-0,4кВ с неизолированными проводами

Эскиз опоры ВЛ-0,4кВ с изолированным проводом СИП-2

Таким образом, для правильного расчета опор ВЛ-0,4кВ учитываются особенности конструкции линии, марки и типы используемых проводов, особенности материалов, из которых изготовлена опора, а также множество других факторов.

Расчет нагрузки на опору освещения. Часть 2

Профессионально выполненный технический расчет с учетом всех нормативных требований гарантирует безопасность эксплуатации опор и системы освещения в целом.

Опоры освещения проектируются с учетом всех действующих на них сил. Расчет динамических и статических, постоянных и временных, горизонтальных и вертикальных нагрузок — трудоемкий, но необходимый и крайне ответственный процесс, поскольку от него зависит конечный результат — надежность опор во время эксплуатации. В соответствии с нормативными документами определяются габариты, устойчивость, допустимая нагрузка и другие параметры опор.

Какие факторы внешней среды учитываются при расчете нагрузки?

• Рельеф местности, который может быть равнинным, холмистым, гористым, пересеченным оврагами, балками, ручьями и реками и пр. Все неровности земной поверхности отмечаются при геодезических изысканиях и учитываются при монтаже опор.
• Характер грунта. Для определения особенностей грунта проводится геологическое исследование (бурение). Основные виды грунтов указаны в ГОСТ 25100-2011. Здесь учтены такие свойства, как прочность, связность, водопроницаемость, степень пучинистости, уровень грунтовых вод. Специфика почвы влияет на геометрические размеры и конструкцию фундамента. Например, при пучинистом грунте необходима отмостка, гидроизоляция и другие меры защиты фундамента. Геологические изыскания проводятся специалистами, а точные параметры почвы определяются в ходе лабораторных исследований.
• Сейсмические нагрузки. Колебания почвы в сейсмически опасных зонах требуют специальных мер защиты при сооружении фундаментов опорных конструкций (система сейсмоизоляции, динамическое демпфирование и пр.). Правила сейсмостойкого строительства содержатся в СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах».

• Ветровые нагрузки. На карте РФ отмечены 7 ветровых районов, различающихся по величине ветрового давления. Ветровая нагрузка регламентируется нормативными документами, прежде всего правилами СП 20.13330.2016.
• Климатические особенности местности. Высокие или экстремально низкие температурные показатели в жарком или холодном климате, интенсивная грозовая деятельность, высокая влажность, гололед и другие климатические факторы также необходимо учитывать при проектировании.
• Место установки, условия эксплуатации. Например, опоры вдоль магистралей подвержены агрессивному воздействию выхлопных газов, сильных вибраций, высокому риску повреждений. Такие конструкции проектируются с расчетом на возможные механические воздействия, чтобы в случае дорожной аварии они могли причинить минимальный вред людям и окружающим объектам.
• Тип подключения к электрической сети, а также способы дальнейшего обслуживания оборудования.

Расчет массы и высоты опор

При проектировании рассчитываются основные параметры опор, такие как высота, масса, тип фундамента и пр. При расчете массы суммируется вес всех компонентов конструкции: самой опоры, светильников, консолей, арматуры, электрических кабелей. При этом учитываются коэффициенты, разработанные для различных вариаций опор, консолей, светильников. «Перегруз» опасен снижением эксплуатационных качеств и даже разрушением конструкции.

Высота опор рассчитывается в соответствии с нормативными документами, в том числе правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Минимальная высота светильников над проезжей частью автомобильных дорог — 6,5 метров, над пешеходными зонами — 3 метра. Ниже размещать приборы по соображениям безопасности нельзя, выше — можно, и в каждом проекте высота опор рассчитывается индивидуально, в зависимости от количества и типа светильников, расстояния между опорами и других показателей. Рассчитываются и параметры консоли, которая обеспечивает необходимый вылет светильников от оси опоры по горизонтали и вертикали. Согласно регламентам, длина кронштейна по горизонтали должна быть не менее 0, 6 м и не более 2,5 м. Высота опоры вместе с кронштейном обычно составляет от 8 до 9 метров — для удобства обслуживания с автовышки. Что касается приборов для декоративной подсветки, высота их установки на опоре не регламентируется.

Расчет фундамента

Устойчивость опоры (как и многих других сооружений) тесно связана с фундаментом. При его расчете учитываются габариты опоры, а также специфика грунта и другие особенности окружающей среды (см. выше). Размеры бетонного основания зависят от несущей способности грунта. Она показывает, какую нагрузку способна выдержать единица площади грунта.

Для разных типов почвы применяют соответствующие им классы и марки бетона. Если данных о несущей способности грунта нет, в расчет принимают единицу прочности бетона на сжатие 150 Н/м², подходящую для максимально плотной почвы.

Прямостоечные опоры заглубляют в почву и бетонируют, фланцевые опоры устанавливают на фундамент с помощью закладных элементов. Глубину и площадь фундамента рассчитывают в зависимости от высоты и массы опоры со всеми ее дополнительными элементами. Обычно фундамент имеет форму квадрата, чтобы нагрузки равномерно распределялись во всех направлениях. В процессе монтажа опоры выравнивают строго по вертикали. Максимально допустимые отклонения регламентируются нормативными документами.

Расчет опоры на устойчивость

В процессе проектирования нет необходимости рассчитывать опоры на устойчивость: это делают сами производители с помощью тестовых испытаний. Опоры проверяются на изгиб, кручение, опрокидывание под действием динамических сил; расчет при этом делается для нормального и предельного (аварийного) режима работы. Примером предельного состояния, при котором невозможна эксплуатация, является потеря устойчивости и падение опоры. По результатам испытаний конструкция либо изменяется, либо допускается до массового производства и монтажа. На заводах создаются различные модификации опор, соответствующие строительным нормативам и при этом подходящие для работы в любых регионах, в том числе с экстремальными климатическими условиями.

В заключение следует отметить, что оптимальным вариантом при выборе опор можно считать металлические конструкции. Они наиболее устойчивы к неблагоприятным внешним факторам, удобны при монтаже, имеют широкий спектр вариантов для решения проектных задач. А профессионально выполненный технический расчет с учетом всех нормативных требований гарантирует безопасность эксплуатации опор и системы освещения в целом.

Расчёт балки бесплатно онлайн

Закрыть

Примечание. Иллюстрации в отчёте сформированы шириной в 420px (диалог «Настройки»).

Исходные данные

Расчёт

Рис. 2. Схема реакций

Рис. 3. Эпюра Qy, кН (поперечная сила)

Рис. 4. Эпюра Mx, кН·м (изгибающий момент)

1. Определение реакций опор

Составим уравнения статического равновесия.

∑F_y = -q·7м — F + Y_A + Y_B = 0;

∑M_A = -q·7м·3.5м + M — F·10м + Y_B·7м = 0.

Решение уравнений статики даёт следующие значения реакций:

Y_A = 36кН;

Y_B = 67кН.

2. Построение эпюр внутренних силовых факторов

Участок №1 (0 ≤ z₁ ≤ 7м)

Q_y = Y_A — q·z₁;

при z₁ = 0; Q_y = 36кН.

при z₁ = 7м; Q_y = -48кН.

M_x = Y_A·z₁ — q·z₁²/2;

при z₁ = 0; M_x = 0.

при z₁ = 3м; M_x = 54кН·м.

при z₁ = 7м; M_x = -42кН·м.

Участок №2 (0 ≤ z₂ ≤ 3м)

Q_y = F = 19кН.

M_x = M — F·z₂;

при z₂ = 0; M_x = 15кН·м.

при z₂ = 3м; M_x = -42кН·м.

Закрыть

Расчет на прочность

Расчет на прочность оборудования, работающего под давлением — обязательная поверка, необходимая для проведения процедуры подтверждения соответствия согласно ТР ТС 032/2012 «О безопасности оборудования, работающего под давлением».

Расчет на прочность служит для оценки безвредности оборудования при допустимых напряжениях. Процедура выполняется компьютерной программой, которая рассчитывает прочность и устойчивость резервуаров, устройств и их компонентов, чтобы оценить их несущую способность в рабочих условиях, а также в условиях испытаний.Для расчета прочности отдельных элементов установки, которые все работают под одинаковым давлением, толщина стенки и допустимое давление должны быть определены с помощью калибровочного расчета. Исходные данные, используемые для расчета, включают тип, геометрические характеристики и материал, из которого состоят компоненты, или, скорее, тип, положение опорных элементов и значение нагрузки. Результаты представлены в виде полного отчета по компонентам установки, включая все промежуточные результаты расчетов.

Во избежание ошибок следует отметить, что одновременно возможны разные значения нагрузки. Фирма, выполняющая расчеты на прочность, несет ответственность за правильность применяемых норм и методов. Во время процедуры следует выбрать за основу метод расчета предельной нагрузки.

Расчет прочности включает следующую информацию:

• Исходные данные для расчета
• Фото оборудования

давления

• Условия эксплуатации
• Условия исчисления
• Результаты расчетов

Правовая база

Основу применяемых методов составляет:

Сфера применения

• Оборудование, работающее под давлением
• Трубопроводы
• Отопительные котлы
• Фитинги
• Детали оборудования с функцией безопасности
• Компоненты для поддержания давления
• Атомные электростанции
• Объекты транспорта и переработки нефти и газа
• Электростанции
• Объекты общепромышленного и гражданского назначения

Необходимые документы

• Чертеж общего вида изделия, для которого требуется расчет
• Материалы, из которых изготовлены отдельные компоненты, включая спецификации нормативного документа
• Описание работы и условия загрузки конструкции
• Тип нагрузки (давление, температура, срок службы, период расчета, напряжение трубы, спектр реакции на землетрясение и т. Д.)
• Нормативный документ, по которому ведется расчет

Пожалуйста, пришлите нам подробное описание вашего продукта и технический чертеж (или 3D-модель), чтобы наши специалисты могли определить дальнейшие возможные методы расчета.

Расчет длительности и затрат на прочность

Время и затраты на расчет прочности зависят от различных факторов, таких как тип товара и сложность требуемых испытаний.
Точные условия выдачи паспорта всегда определяются индивидуально на основании полученных документов.
Обращаем ваше внимание на то, что приложение для расчета прочности может занять несколько дней или недель.

Доставка документов

Вы получите копию вашего расчета прочности по электронной почте сразу после успешного завершения процедуры. Всего через несколько дней оригинал будет доставлен вам по почте.

Позвоните нам или отправьте электронное письмо. Мы предоставим вам бесплатное, ни к чему не обязывающее предложение и будем рады ответить на все ваши вопросы по расчету прочности. Убедитесь сами в качестве наших услуг!

Расчет RSI — Макропция

Эта страница представляет собой подробное руководство по расчету индекса относительной силы (RSI). Вы можете увидеть, как формулы работают в Excel, в калькуляторе RSI Excel. Расчет подробно объясняется в главе 4 руководства к калькулятору.

Формула расчета RSI

• RSI = 100 — 100 / (1 + RS)
• RS = Относительная сила = AvgU / AvgD
• AvgU = среднее значение всех восходящих движений в последних N ценовых барах
• AvgD = среднее значение всех нисходящих движений за N последних ценовых баров
• N = период RSI
• Существует 3 различных часто используемых метода точного расчета AvgU и AvgD (подробности см. Ниже).

Пошаговый расчет RSI

1. Рассчитать ходы вверх и вниз (получить U и D)
2. Усредните движения вверх и вниз (получите AvgU и AvgD)
3. Рассчитать относительную силу (получить RS)
4. Рассчитайте индекс относительной силы (получите RSI)

Шаг 1. Расчет движений вверх и вниз

Проиллюстрируем расчет RSI на примере наиболее распространенного периода, 14.Для расчета RSI вам нужны цен закрытия за последние 15 дней (для RSI с периодом 10 нужны последние 11 цен закрытия и т. Д.).

Начнем с расчета движений вверх и вниз за последние 14 дней (или 14 ценовых баров в целом).

Сначала вычислите изменения между барами для каждого бара: Chng = Close _t — Close _t-1

Для каждого бара движение вверх (U) равно:

• Закрыть _т — Закрыть _т-1 , если изменение цены положительное
• Ноль, если изменение цены отрицательное или ноль

Движение вниз (D) равно:

• Абсолютное значение закрытия _t — Закрыть _t-1 , если изменение цены отрицательное
• Ноль, если изменение цены положительное или ноль

Эти движения вверх и вниз рассчитываются в столбцах C и D калькулятора RSI.

Теперь у вас есть первый важный вход для формулы RSI , увеличения и уменьшения за последние N дней (где N — период RSI). Следующий шаг — их усреднение.

Шаг 2: Усреднение роста и снижения

Обычно используются три разных подхода. Они различаются способом расчета средних движений вверх и вниз:

• Простое скользящее среднее
• Экспоненциальная скользящая средняя
• Метод сглаживания Уайлдера

Простое скользящее среднее

Согласно этому методу, который является наиболее простым, AvgU и AvgD рассчитываются как простые скользящие средние:

AvgU = сумма всех движений вверх (U) за последние N баров, деленная на N

AvgD = сумма всех движений вниз (D) за последние N баров, деленная на N

N = период RSI

Экспоненциальная скользящая средняя

Здесь AvgU и AvgD рассчитываются на основе движений вверх и движений вниз с использованием экспоненциальной скользящей средней так же, как вы рассчитываете EMA цены. Период EMA — это период RSI. Формула:

AvgU _t = α * U _t + (1 — α) * AvgU _t-1

AvgD _t = α * D _t + (1 — α) * AvgD _t-1

α = 2 / (N + 1)

N = период RSI

Метод сглаживания Уайлдера

Дж. Уэллс Уайлдер, изобретатель RSI, рассчитал индикатор, используя метод сглаживания с той же логикой, что и экспоненциальное скользящее среднее, только коэффициент сглаживания отличается:

α = 1 / N

и, следовательно, 1 — α = (N — 1) / N

N = период RSI

Например, для RSI 14 формула среднего движения вверх:

AvgU _т = 1/14 * U _т + 13/14 * AvgU _т-1

Вы обнаружите, что логика этих вычислений очень похожа на вычисление среднего истинного диапазона (ATR), другого индикатора, изобретенного Дж.Уэллс Уайлдер.

Шаг 3: Расчет относительной прочности

Теперь, когда у вас есть среднее движение вверх (AvgU) и среднее движение вниз (AvgD) в последних 14 ценовых барах, следующим шагом будет вычисление относительной силы , которая определяется как отношение среднего вверх движется и усредняет движение вниз.

RS = AvgU / AvgD

Шаг 4: Расчет индекса относительной силы (RSI)

Наконец, мы знаем относительную силу и можем применить всю формулу RSI :

RSI = 100 — 100 / (1 + RS)

Наименьшее возможное значение RSI

Какая ситуация на рынке даст нам наименьшее возможное значение RSI ? Конечно, абсолютно медвежий рынок.Представьте, что каждый день рынок закрывался ниже, чем накануне. Дней не будет (все U в последних N барах будут нулевыми). AvgU будет равен нулю (для метода SMA сразу после N баров, для методов EMA и Уайлдера оно будет постепенно приближаться к нулю с каждым баром, если раньше были ненулевые U). С другой стороны, среднее снижение (AvgD) будет некоторым положительным числом (поскольку вы берете абсолютные значения при расчете RSI). Относительная сила будет равна нулю, деленному на что-то положительное, что дает нам ноль.RSI будет равен нулю:

.

RSI = 100 — 100 / (1 + 0) = 100 — 100 = 0

Максимально возможное значение RSI

Какая ситуация на рынке даст нам максимальное возможное значение RSI ? Это был бы абсолютно бычий рынок без дней падений. AvgD будет нулевым, AvgU — некоторым положительным числом. Относительная сила будет положительной величиной, деленной на ноль. Математически вы не можете рассчитать это — в этом случае значение RSI определено как 100 . Если бы среднее снижение было очень низким, но не нулевым, относительная сила была бы близка к бесконечности, а RSI был бы близок к 100:

.

RSI = 100 — 100 / (1 + большое число) = 100 — 0 = 100

В заключение, RSI может достигать значений от 0 (медвежий рынок) до 100 (бычий рынок).

Сравнение методов расчета

Три метода расчета часто дают совершенно разные результаты. Хотя у разных трейдеров разные предпочтения, большинство согласятся, что быть последовательным и придерживаться одного метода (а не прыгать с одного на другой) более важно, чем какой из методов вы выбираете (это также относится к длине периода RSI).

Калькулятор RSI позволяет одновременно размещать на графике до 3 разных индикаторов RSI, чтобы вы могли сравнить, как разные настройки выглядят в одной и той же ситуации (для реальной торговли лучше использовать только один, а может и два индикатора одновременно. ).Дальнейшее объяснение методов расчета RSI и практического использования доступно в руководстве к калькулятору.

Расчет предела текучести и предела прочности

В большинстве случаев прочность данного материала, используемого для изготовления крепежа, имеет требования к прочности или параметры, описанные в фунтах на квадратный дюйм (psi) или в тысячах фунтов на квадратный дюйм (ksi). Это полезно при анализе того, какой сорт материала следует использовать для конкретного применения, но это не говорит нам о фактической прочности материала этого диаметра.Чтобы рассчитать фактические значения прочности для данного диаметра, вы должны использовать следующие формулы:

Примечание: приведенные ниже формулы не зависят от отделки застежки.

Предел текучести

Возьмите минимальный предел текучести в фунтах на квадратный дюйм для класса ASTM (см. Наши требования к прочности в зависимости от класса прочности для этого значения), умноженный на площадь напряжения определенного диаметра (см. Нашу диаграмму шага резьбы). Эта формула даст вам максимальный предел текучести для данного размера и марки болта.

Пример: Каков предел текучести стержня F1554 класса 36 диаметром 3/4 дюйма?

Это минимальное требование для F1554 класса 36. Другими словами, анкерный стержень F1554 класса 36 диаметром 3/4 дюйма будет способен выдерживать силу в 12 024 фунта-силы (фунт-сила) без деформации.

Предел прочности на разрыв

Возьмите минимальную прочность на разрыв в фунтах на квадратный дюйм для класса ASTM, умноженную на площадь напряжения диаметра. Эта формула даст вам предельную прочность на разрыв для данного размера и марки болта.

Пример: Каков предел прочности на разрыв у стержня F1554 класса 36 диаметром 3/4 дюйма?

Это минимальное требование для F1554 класса 36. Другими словами, анкерный стержень F1554 класса 36 диаметром 3/4 дюйма будет способен выдерживать силу 19 372 фунта-силы (фунт-сила) без разрушения.

Прочность на сдвиг

Сначала найдите предел прочности на разрыв, используя формулу выше. Возьмите это значение и умножьте на 60% (0,60). Важно понимать, что это приблизительное значение.В отличие от пределов прочности и текучести, не существует опубликованных значений прочности на сдвиг или требований к спецификациям ASTM. Институт промышленного крепежа (Inch Fastener Standards, 7-е изд. 2003 г. B-8) утверждает, что прочность на сдвиг составляет примерно 60% минимальной прочности на разрыв. Дополнительные сведения см. В разделе часто задаваемых вопросов по вопросам прочности болтов на сдвиг.

Написано
10 октября 2011 г., , г.
изменено 1 декабря 2017 г.

2017-12-01

Калькулятор ИМТ

Результат

ИМТ = 20. 1 кг / м ² ( Нормальный )

• Здоровый диапазон ИМТ: 18,5 кг / м ² -25 кг / м ²

вес для роста: 59,9 кг — 81,0 кг

• Весовой индекс: 11,1 кг / м ³

Калькулятор индекса массы тела (ИМТ) может использоваться для расчета значения ИМТ и соответствующего статуса веса с учетом возраста.Используйте вкладку «Метрические единицы» для Международной системы единиц или вкладку «Другие единицы» для преобразования единиц в американские или метрические единицы. Обратите внимание, что калькулятор также вычисляет Ponderal Index в дополнение к BMI, оба из которых подробно обсуждаются ниже.

BMI введение

ИМТ — это показатель худощавости или полноты человека, основанный на его росте и весе, и предназначен для количественной оценки массы ткани. Он широко используется в качестве общего индикатора того, соответствует ли человек своему росту.В частности, значение, полученное при вычислении ИМТ, используется для классификации того, имеет ли человек недостаточный вес, нормальный вес, избыточный вес или ожирение, в зависимости от того, в какой диапазон попадает это значение. Эти диапазоны ИМТ различаются в зависимости от таких факторов, как регион и возраст, и иногда делятся на подкатегории, такие как сильно пониженный вес или очень тяжелое ожирение. Избыточный или недостаточный вес может иметь значительные последствия для здоровья, поэтому, хотя ИМТ является несовершенным показателем здоровой массы тела, это полезный индикатор того, требуются ли какие-либо дополнительные тесты или действия.Обратитесь к таблице ниже, чтобы увидеть различные категории на основе ИМТ, которые используются калькулятором.

Таблица ИМТ для взрослых

Это рекомендованная Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) масса тела на основе значений ИМТ для взрослых. Применяется как для мужчин, так и для женщин от 18 лет и старше.

60 35360 Класс III

Таблица ИМТ для взрослых

Это график категорий ИМТ на основе данных Всемирной организации здравоохранения. Пунктирными линиями обозначены подразделения в рамках основной категоризации.

Таблица ИМТ для детей и подростков 2-20 лет

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) рекомендуют категоризацию ИМТ для детей и подростков в возрасте от 2 до 20 лет.

Таблица ИМТ для детей и подростков в возрасте 2-20 лет

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) Графики роста процентилей ИМТ к возрасту.

Схема для мальчиков
Схема для девочек

Риски, связанные с лишним весом

Избыточный вес увеличивает риск ряда серьезных заболеваний и состояний здоровья. Ниже приведен список указанных рисков по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC):

• Высокое давление
• Более высокий уровень холестерина ЛПНП, который широко считается «плохим холестерином», более низкий уровень холестерина ЛПВП, считающийся хорошим холестерином в умеренных количествах, и высокий уровень триглицеридов
• Сахарный диабет II типа
• Ишемическая болезнь сердца
• Ход
• Болезнь желчного пузыря
• Остеоартроз, заболевание суставов, вызванное разрушением суставного хряща
• Апноэ во сне и проблемы с дыханием
• Некоторые виды рака (эндометрия, груди, толстой кишки, почек, желчного пузыря, печени)
• Низкое качество жизни
• Психические заболевания, такие как клиническая депрессия, тревога и другие
• Боли в теле и трудности с некоторыми физическими функциями
• Как правило, повышенный риск смерти по сравнению с людьми со здоровым ИМТ

Как видно из приведенного выше списка, избыточный вес может иметь множество негативных, в некоторых случаях летальных исходов.Как правило, человеку следует стараться поддерживать ИМТ ниже 25 кг / м ² , но в идеале следует проконсультироваться со своим врачом, чтобы определить, нужно ли ему вносить какие-либо изменения в свой образ жизни, чтобы стать более здоровым.

Риски, связанные с недостаточным весом

Недостаточный вес имеет свои риски, перечисленные ниже:

• Недоедание, авитаминоза, анемия (снижение способности разносить сосуды)
• Остеопороз, заболевание, вызывающее слабость костей и повышающее риск их перелома
• Снижение иммунной функции
• Проблемы роста и развития, особенно у детей и подростков
• Возможные репродуктивные проблемы у женщин из-за гормонального дисбаланса, который может нарушить менструальный цикл.У женщин с недостаточным весом также выше вероятность выкидыша в первом триместре
• Возможные осложнения после операции
• Как правило, повышенный риск смерти по сравнению с людьми со здоровым ИМТ

В некоторых случаях недостаточный вес может быть признаком какого-либо основного состояния или заболевания, например нервной анорексии, которое имеет свои риски. Проконсультируйтесь с врачом, если вы считаете, что у вас или у кого-то из ваших знакомых недостаточный вес, особенно если причина недостаточного веса не очевидна.

Ограничения ИМТ

Хотя ИМТ является широко используемым и полезным индикатором здоровой массы тела, у него есть свои ограничения. ИМТ — это всего лишь оценка, которая не может принимать во внимание состав тела. Из-за большого разнообразия типов телосложения, а также распределения мышечной, костной массы и жира, ИМТ следует рассматривать вместе с другими измерениями, а не использовать в качестве единственного метода для определения здоровой массы тела человека.

Для взрослых:

ИМТ

не может быть полностью точным, потому что это показатель избыточной массы тела, а не избыточного жира.На ИМТ также влияют такие факторы, как возраст, пол, этническая принадлежность, мышечная масса и жировые отложения, а также уровень активности, среди прочих. Например, пожилой человек, имеющий нормальный вес, но совершенно неактивный в повседневной жизни, может иметь значительное количество лишнего жира, даже если он не тяжелый. Это будет считаться нездоровым, в то время как более молодой человек с более высоким мышечным составом и тем же ИМТ будет считаться здоровым. У спортсменов, особенно бодибилдеров, которых можно было бы считать избыточным весом из-за того, что мышцы тяжелее жира, вполне возможно, что они на самом деле имеют здоровый вес для их состава тела.Как правило, согласно CDC:

• Пожилые люди имеют больше жира, чем молодые люди с таким же ИМТ.
• У женщин, как правило, больше жира, чем у мужчин при аналогичном ИМТ.
• Мускулистые люди и хорошо тренированные спортсмены могут иметь более высокий ИМТ из-за большой мышечной массы.

У детей и подростков:

Те же факторы, которые ограничивают эффективность ИМТ для взрослых, могут также применяться к детям и подросткам.Кроме того, рост и уровень полового созревания могут влиять на ИМТ и жировые отложения у детей. ИМТ является лучшим индикатором избыточного жира у детей с ожирением, чем у детей с избыточным весом, у которых ИМТ может быть результатом повышенного уровня либо жировой, либо обезжиренной массы (всех компонентов тела, кроме жира, включая воду, органы и т. мышцы и др.). У худых детей разница в ИМТ также может быть связана с обезжиренной массой.

При этом ИМТ является достаточно показательным показателем телесного жира для 90-95% населения и может эффективно использоваться вместе с другими показателями для определения здоровой массы тела человека.

Формула ИМТ

Ниже приведены уравнения, используемые для расчета ИМТ в Международной системе единиц (СИ) и в традиционной системе США (USC) на примере человека весом 5’10 дюймов и 160 фунтов:

Ponderal Index

Ponderal Index (PI) похож на BMI в том, что он измеряет худобу или полноту человека в зависимости от его роста и веса. Основное различие между PI и BMI — это куб, а не квадрат роста в формуле (приведенной ниже). Хотя ИМТ может быть полезным инструментом при рассмотрении больших групп населения, он ненадежен для определения худобы или полноты у людей. Хотя ИП страдает схожими соображениями, ИП более надежен для использования с очень высокими или низкорослыми людьми, в то время как ИМТ имеет тенденцию регистрировать нехарактерно высокий или низкий уровень жира в организме для лиц, находящихся на крайних концах диапазона роста и веса.Ниже приведено уравнение для расчета PI индивидуума с использованием USC, опять же с использованием в качестве примера человека ростом 5 футов 10 дюймов и весом 160 фунтов:

Прочность обсадных труб и НКТ

Наиболее важными механическими свойствами обсадных труб и насосно-компрессорных труб являются прочность на разрыв, сопротивление разрушению и прочность на разрыв. Эти свойства необходимы для определения прочности трубы и проектирования обсадной колонны.

Минимальное внутреннее давление текучести (MIYP)

Если обсадная труба подвергается внутреннему давлению выше, чем внешнее, говорят, что обсадная колонна подвергается нагрузке разрывным давлением. Условия нагружения разрывным давлением возникают во время операций по контролю за скважиной, испытаний на целостность обсадных труб, насосных и производственных операций. MIYP тела трубы определяется по формуле внутреннего давления текучести, приведенной в API Bull. 5C3, Формулы и расчеты для свойств обсадных труб, насосно-компрессорных труб, бурильных и линейных труб . ^[1]

……………….. (1)

где

P _B = минимальное давление разрыва, psi,

Y _p = минимальный предел текучести, psi,

t = номинальная толщина стенки, дюйм,

и

D = номинальный внешний диаметр трубы, дюйм.

Это уравнение, широко известное как уравнение Барлоу, вычисляет внутреннее давление, при котором тангенциальное (или кольцевое) напряжение на внутренней стенке трубы достигает предела текучести (YS) материала.Выражение может быть получено из уравнения Ламе для касательного напряжения, сделав предположение о тонких стенках, что D / t
>>
1. Большинство обсадных труб, используемых на месторождении, имеют отношение D / т от 10 до 35. Коэффициент 0,875, фигурирующий в уравнении, представляет собой допустимый производственный допуск –12,5% на толщину стенки, указанный в API Bull. 5C2, Эксплуатационные характеристики обсадных труб, насосно-компрессорных труб и бурильных труб . ^[2] Давление в MIYP не означает, что труба будет иметь разрыв или разрыв, который происходит только тогда, когда касательное напряжение превышает предел прочности на разрыв (UTS).Таким образом, использование критерия предела текучести в качестве меры сопротивления трубы внутреннему давлению по своей природе консервативно. Это особенно верно для материалов более низкого качества, таких как H-40, K-55 и N-80, отношение UTS / YS которых значительно выше, чем у материалов более высокого качества, таких как P-110 и Q-125. Влияние осевой нагрузки на сопротивление внутреннему давлению обсуждается позже.

Прочность на смятие

Если внешнее давление превышает внутреннее давление, обсадная колонна разрушается.Такие условия могут существовать во время операций по цементированию, расширения захваченной жидкости или вакуумирования скважины. Прочность на сжатие в первую очередь зависит от предела текучести материала и его коэффициента гибкости, D / t . Критерии прочности на обрушение, приведенные в API Bull. 5C3, Формулы и расчеты для свойств обсадных, насосно-компрессорных, бурильных и линейных труб , ^[1] состоит из четырех режимов обрушения, определяемых пределом текучести и D / t .Далее обсуждается каждый критерий в порядке увеличения D / t .

Снижение предела текучести

Снижение предела текучести основано на текучести на внутренней стенке с использованием эластичного раствора для толстых стенок Ламе. Этот критерий вовсе не представляет собой давление «коллапса». Для толстостенных труб ( D / т
< 15 ±), касательное напряжение превышает предел текучести материала до того, как произойдет разрушение из-за коллапс-неустойчивости. .................... (2) Номинальные размеры используются в уравнениях коллапса. Применимые соотношения D / т для разрушения предела текучести показаны в Таблице 1 .

• Таблица 1 — Диапазон формулы давления обрушения текучести

Коллапс пластик

Пластическое разрушение основано на эмпирических данных 2488 испытаний бесшовных обсадных труб К-55, Н-80 и П-110. Не было получено аналитического выражения, которое точно моделирует поведение коллапса в этом режиме.Регрессионный анализ дает 95% -ный уровень уверенности в том, что 99,5% всех труб, изготовленных в соответствии со спецификациями Американского нефтяного института (API), выйдут из строя при давлении схлопывания, превышающем давление пластического сжатия. Минимальное давление схлопывания для пластического диапазона схлопывания рассчитывается по формуле . 3 .

……………….. (3)

Коэффициенты A, B и C и применимый диапазон D / t для формулы пластического разрушения показаны в таблице .

• Таблица 2 — Формульные коэффициенты и диапазоны D / t для пластического обрушения

Переходный коллапс

Переходный коллапс получается путем подбора числовой кривой между пластическим и упругим режимами. Минимальное давление схлопывания для переходной зоны из пластика в упругость, P _T , рассчитывается по формуле Eq. 4 .

……………….. (4)

Коэффициенты F и G и применимый диапазон D / t для формулы переходного давления схлопывания показаны в таблице .

• Таблица 3 — Формульные факторы и диапазон D / t для переходного коллапса

Упругое разрушение

Elastic Collapse основан на теоретическом разрушении из-за упругой неустойчивости; этот критерий не зависит от предела текучести и применим к тонкостенным трубам ( D / t
>

25 ±). Минимальное давление схлопывания для упругого диапазона схлопывания рассчитывается с помощью Ур. 5 . ……………….. (5) Применимый диапазон D / t для упругого разрушения показан в Таблице 4 .

• Таблица 4 — Диапазон D / t для упругого обрушения

Большинство нефтепромысловых труб испытывают обрушение в «пластическом» и «переходном» режимах. Многие производители продают обсадные трубы с «сильным разрушением», которые, по их утверждению, обладают характеристиками, превышающими номинальные характеристики, рассчитанные по формулам API Bull.5C3, Формулы и расчеты для свойств обсадных, насосно-компрессорных, бурильных и линейных труб . ^[1] Эти улучшенные характеристики достигаются, главным образом, за счет использования передовых производственных технологий и более строгих программ обеспечения качества для уменьшения овальности, остаточного напряжения и эксцентриситета. Изначально обсадная колонна с высоким обрушением была разработана для использования на более глубоких участках скважин с высоким давлением. Использование обсадных труб с высокой степенью сжатия получило широкое признание в отрасли, но их использование остается спорным среди некоторых операторов.К сожалению, все производители
’
претензии не были подтверждены соответствующим уровнем квалификационного тестирования. Если при проектировании считается необходимым обсадная колонна с высокой степенью сжатия, необходимо получить соответствующую консультацию специалиста для оценки производителя.
s данные квалификационных испытаний, такие как отношение длины к диаметру, условия испытаний (конечные ограничения) и количество выполненных испытаний.

Эквивалентное внутреннее давление

Если труба подвергается как внешнему, так и внутреннему давлению, эквивалентное внешнее давление рассчитывается как

……………….. (6)

где

p _e = эквивалентное внешнее давление,

p _o = внешнее давление,

p _i = внутреннее давление,

и

Δ _p = p _o — p _i .

Чтобы обеспечить более интуитивное понимание смысла этой связи, Ур.6 можно переписать как

……………….. (7)

где

D = номинальный наружный диаметр,

и

d = номинальный внутренний диаметр.

В Ур. 7 , мы можем видеть внутреннее давление, приложенное к внутреннему диаметру, и внешнее давление, приложенное к внешнему диаметру. «Эквивалентное» давление, приложенное к внешнему диаметру, является разностью этих двух терминов.

Осевая прочность

Осевая прочность тела трубы определяется по формуле предела текучести тела трубы, приведенной в API Bull.5C3, Формулы и расчеты для свойств обсадных, насосно-компрессорных, бурильных и линейных труб . ^[1]

……………….. (8)

где

F _y = осевая прочность тела трубы (единицы силы),

Y _p = минимальный предел текучести,

D = номинальный наружный диаметр,

и

d = номинальный внутренний диаметр.

Осевая прочность — это произведение площади поперечного сечения (исходя из номинальных размеров) и предела текучести.

Комбинированные стрессовые воздействия

Все приведенные ранее уравнения прочности трубы основаны на одноосном напряженном состоянии (т.е. состоянии, в котором только одно из трех главных напряжений не равно нулю). Эта идеализированная ситуация никогда не встречается в нефтяных месторождениях, потому что труба в стволе скважины всегда подвергается комбинированным условиям нагрузки. Фундаментальная основа конструкции обсадных труб заключается в том, что если напряжения в стенке трубы превышают предел текучести материала, возникает условие разрушения.Следовательно, предел текучести является мерой максимально допустимого напряжения. Чтобы оценить прочность трубы в условиях комбинированного нагружения, предел одноосной текучести сравнивают с условием текучести. Возможно, наиболее широко принятый критерий текучести основан на теории максимальной энергии искажения, которая известна как условие текучести Хубера-Хенки-Мизеса или просто напряжение фон Мизеса, трехосное напряжение или эквивалентное напряжение. ^[3] Трехосное напряжение (эквивалентное напряжение) не является истинным напряжением.Это теоретическое значение, которое позволяет сравнить обобщенное трехмерное (3D) напряженное состояние с критерием одноосного разрушения (предел текучести). Другими словами, если трехосное напряжение превышает предел текучести, указывается нарушение текучести. Трехосный коэффициент безопасности — это отношение предела текучести материала к трехосному напряжению. Критерий текучести определяется как ……………….. (9) где

Y _p = минимальный предел текучести, psi,

σ _VME = трехосное напряжение, psi,

σ _z = осевое напряжение, psi,

σ _ϴ = касательное или кольцевое напряжение, psi,

и

σ _r = радиальное напряжение, psi.

Расчетное осевое напряжение σ _z в любой точке по площади поперечного сечения должно включать в себя эффекты:

• Собственный вес
• Плавучесть
• Нагрузки от давления
• Гибка
• Ударные нагрузки
• Сопротивление трения
• Точечные нагрузки
• Температурные нагрузки
• Изгибающие нагрузки

За исключением изгибающих / изгибающих нагрузок, осевые нагрузки обычно считаются постоянными по всей площади поперечного сечения.

Касательные и радиальные напряжения рассчитываются с помощью уравнений Ламе для толстостенных цилиндров.

……………….. (10)

и

……………….. (11)

где

p _i = внутреннее давление,

p _o = внешнее давление,

r _i = внутренний радиус стенки,

r _o = радиус внешней стенки,

и

r = радиус, на котором возникает напряжение.

Абсолютное значение σ _ϴ всегда наибольшее у внутренней стенки трубы, а также для нагрузок на разрыв и обрушение, где
|
p _i — p _o |
>>
0, то |
σ _ϴ |
>>
|
σ _r |
. Для любой комбинации p _i и p _o сумма касательных и радиальных напряжений постоянна во всех точках стенки обсадной колонны.Подставляя Ур. 10 и Ур. 11 в Ур. 9, после перестановок дает ……………….. (12) в котором
а также

где

D = наружный диаметр трубы,

и

t = толщина стенки.

Ур. 12 рассчитывает эквивалентное напряжение в любой точке тела трубы для любой заданной геометрии трубы и условий нагрузки. Чтобы проиллюстрировать эти концепции, давайте рассмотрим несколько частных случаев.

Комбинированное разрушение и растяжение

Предполагая, что σ _z
>
0 и σ _ϴ >>
σ _r и установка трехосного напряжения равным пределу текучести приводит к следующему уравнению эллипса. ……………….. (13) Это двухосный критерий, используемый в API Bull. 5C3, Формулы и расчеты для свойств обсадных труб, насосно-компрессорных труб, бурильных труб и линейных труб , ^[1] для учета влияния напряжения на обрушение………………… (14)
где

S _a = осевое напряжение в зависимости от выталкивающего веса трубы,

и

Y _p = предел текучести.

Четко видно, что по мере увеличения осевого напряжения S _a сопротивление трубы разрушению уменьшается. Построив этот эллипс, Рис. 1 позволяет напрямую сравнить трехосный критерий с рейтингами API. Нагрузки, попадающие в расчетный диапазон, соответствуют проектным критериям.Изогнутый нижний правый угол вызван комбинированными эффектами напряжения, как описано в Ур. 14 .

• Рис. 1 — Критерии отказа обсадной колонны.

Комбинированная нагрузка на разрыв и сжатие

Комбинированная пакетная и компрессионная нагрузка соответствует верхнему левому квадранту проектной оболочки. Это область, где трехосный анализ наиболее важен, потому что использование одного только одноосного критерия не может предсказать несколько возможных отказов.Для высоких разрывных нагрузок (т. Е. Высокого касательного напряжения и умеренного сжатия) разрывное разрушение может произойти при перепаде давления, меньшем, чем разрывное давление по API. При высоком сжатии и умеренных разрывных нагрузках режимом разрушения является постоянное навинчивание (т. Е. Пластическая деформация из-за выпучивания по спирали). Эта комбинированная нагрузка обычно возникает, когда возникает высокое внутреннее давление (из-за утечки в насосно-компрессорных трубах или повышения давления в кольцевом пространстве) после повышения температуры обсадной колонны из-за добычи.Повышение температуры в несцементированной части обсадной колонны вызывает тепловое расширение, что может привести к значительному увеличению сжатия и коробления. Увеличение внутреннего давления также приводит к увеличению потери устойчивости.

Комбинированное нагружение разрывом и растяжением

Комбинированная нагрузка на разрыв и растяжение соответствует верхнему правому квадранту проектной оболочки. Это область, в которой использование одного только критерия одноосности может привести к созданию более консервативного, чем необходимо, дизайна.При высоких нагрузках на разрыв и умеренном растяжении нарушение текучести при разрыве не произойдет до тех пор, пока не будет превышено давление разрыва по API. Когда напряжение приближается к осевому пределу, разрывное разрушение может произойти при перепаде давления меньше значения API. При высоком растяжении и умеренных разрывных нагрузках текучесть тела трубы не будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение, превышающее одноосное номинальное значение.

Использование преимущества увеличения сопротивления разрыву при наличии напряжения представляет собой хорошую возможность для инженера-проектировщика сэкономить деньги при сохранении целостности ствола скважины.Точно так же проектировщик может пожелать разрешить нагрузки между номинальными значениями одноосного и трехосного растяжения. Однако в последнем случае следует проявлять особую осторожность из-за неопределенности того, какое давление разрыва может наблюдаться в сочетании с высокой растягивающей нагрузкой (исключением является случай испытательной нагрузки давления сырого цемента). Кроме того, рейтинги подключения могут ограничивать ваши возможности проектирования в этом регионе.

Использование трехосного критерия для обрушения

Для многих труб, используемых в нефтяном месторождении, обрушение — это нарушение неупругой устойчивости или нарушение упругой устойчивости, не зависящее от предела текучести.Трехосный критерий основан на упругих свойствах и пределе текучести материала и, следовательно, не должен использоваться с нагрузками на обрушение. Единственным исключением являются толстостенные трубы с низким соотношением D / т , которые имеют рейтинг API в области предела текучести и разрушения. Этот критерий обрушения вместе с эффектами растяжения и внутреннего давления (которые являются трехосными эффектами) приводят к тому, что критерий API по существу идентичен трехосному методу в нижнем правом квадранте трехосного эллипса для толстостенных труб.

Для сильного сжатия и умеренных нагрузок на сжатие, испытываемых в нижнем левом квадранте расчетной оболочки, режимом отказа может быть постоянное закручивание из-за винтовой деформации. В этом случае целесообразно использовать трехосный критерий. Такое сочетание нагрузок обычно может происходить только в скважинах, температура которых сильно повышается из-за добычи. Комбинация сжимающей нагрузки, которая вызывает обратное раздувание, и повышение температуры приводит к увеличению сжатия в несцементированной части колонны.

Большинство инженеров-проектировщиков используют минимальную стену для расчетов на разрыв и номинальные размеры для расчетов на обрушение и осевые расчеты. Можно привести аргументы в пользу использования любого допущения в случае трехосного дизайна. Важнее, чем выбор допущений о размерах, является то, что результаты трехосного анализа должны соответствовать одноосным рейтингам, с которыми их можно сравнивать.

Трехосный анализ, пожалуй, наиболее ценен при оценке импульсных нагрузок.Следовательно, имеет смысл откалибровать трехосный анализ, чтобы он был совместим с одноосным анализом разрыва. Это можно сделать путем соответствующего выбора проектного фактора. Поскольку трехосный результат номинально сводится к результату одноосного разрыва при отсутствии осевой нагрузки, результаты обоих этих анализов должны быть эквивалентными. Поскольку рейтинг прочности на разрыв основан на 87,5% номинальной толщины стенки, при трехосном анализе на основе номинальных размеров следует использовать расчетный коэффициент, равный расчетному коэффициенту разрыва, умноженному на 8/7.Это отражает философию, согласно которой следует использовать менее консервативное допущение с более высоким расчетным фактором. Следовательно, для расчетного коэффициента разрыва 1,1 следует использовать расчетный коэффициент для трехосного тракта 1,25.

Заключительное рассмотрение трехосного напряжения

Рис. 2 графически суммирует трехосные, одноосные и двухосные пределы, которые следует использовать при проектировании обсадной колонны, а также набор согласованных проектных факторов.

• Рис. 2 — Расчетные коэффициенты для критериев разрушения обсадной колонны.

Из-за потенциальных преимуществ (как экономии затрат, так и лучшей механической целостности), которые могут быть реализованы, трехосный анализ рекомендуется для всех конструкций скважин. Конкретные приложения включают:

• Экономия денег на разрывной конструкции за счет повышенного сопротивления разрыву при растяжении
• Учет большого температурного воздействия на профиль осевой нагрузки в скважинах с высоким давлением и высокой температурой (это особенно важно при комбинированном нагружении разрывом и сжатием)
• Точное определение напряжений при использовании толстостенных труб ( D / t <12) (традиционные одноосные и двухосные методы предполагают допущения о тонкостенных трубах) предел текучести материала)

Хотя признано, что критерий фон Мизеса является наиболее точным методом представления характеристик упругой текучести, использование этого критерия в трубчатой ​​конструкции должно сопровождаться некоторыми мерами предосторожности.

Во-первых, для большинства труб, используемых в нефтяных месторождениях, обрушение часто является неустойчивым разрушением, которое происходит до того, как вычисленное максимальное трехосное напряжение достигает предела текучести. Следовательно, трехосное напряжение не должно использоваться в качестве критерия обрушения. Только в толстостенных трубах перед обрушением происходит деформация.

Во-вторых, точность трехосного анализа зависит от точного представления условий, которые существуют как для трубы, установленной в скважине, так и для последующих представляющих интерес нагрузок.Часто при анализе напряжений наиболее важным является изменение условий нагрузки. Следовательно, точное знание всех температур и давлений, которые возникают в течение срока службы скважины, может иметь решающее значение для точного трехосного анализа.

Примеры расчетов конструкции

В примерах, которые обсуждаются ниже, исследуются критерии взрыва и коллапса. Трехосные напряжения рассчитываются для различных ситуаций нагружения, чтобы продемонстрировать, как на самом деле используются формулы прочности обсадной колонны и формулы нагрузки.

Пример расчета пакета с трехосным сравнением

Предположим, что у нас есть промежуточная обсадная колонна N-80 13 ³ / ₈ дюймов, 72 фунта / фут, установленная на высоте 9000 футов и закрепленная на поверхности. Разрывное дифференциальное давление для этой обсадной колонны определяется формулой Eq. 1 .

Вариант нагружения, который мы будем проверять, — это случай вытеснения в результате выброса газа с пластовым давлением 6000 фунтов на квадратный дюйм, глубиной пласта на высоте 12000 футов и градиентом газа, равным 0,1 фунтов на квадратный дюйм / фут.

Согласно этому расчету, корпус достаточно прочен, чтобы противостоять этому разрывному давлению. В качестве дополнительной проверки рассчитаем напряжение фон Мизеса, связанное с этим случаем. Поверхностное осевое напряжение — это вес обсадной колонны, деленный на площадь поперечного сечения (20,77 дюйма ² ) за вычетом нагрузок от давления при цементировании (предположим, 15 фунтов / галлон цемента).

Радиальные напряжения для внутреннего и внешнего радиусов — это внутреннее и внешнее давление.

Кольцевые напряжения рассчитываются по формуле Ламе ( Ур.10 ).

Эквивалентное напряжение по Мизесу или трехосное напряжение задается как Eq. 9 . Оценивая уравнение. 9 на внутреннем радиусе и на внешнем радиусе имеем

и

Максимальное напряжение по Мизесу находится внутри 13 ³ / ₈ дюймов. обсадная колонна со значением 66% предела текучести. При расчете разрыва приложенное давление составляло 89% от расчетного давления разрыва. Таким образом, расчет пакета является консервативным по сравнению с расчетом фон Мизеса для этого случая.

Пример расчета обрушения

Для расчета обрушения образца мы проверим сопротивление обрушению хвостовика P-110 размером 7 дюймов, 23 фунта / фут, зацементированного на глубине от 8000 до 12000 футов. Сравнение 7 дюймов. свойства лайнера против различных режимов обрушения, было обнаружено, что переходное схлопывание было предсказано для этого лайнера. Давление обрушения для этого лайнера рассчитывается по формуле Eq. 4 со следующими значениями для F и G , взятыми из Таблица 3 .

Тогда давление схлопывания определяется выражением

Чтобы оценить обрушение этого лайнера, нам необходимо внутреннее и внешнее давление. Внутреннее давление определяется при полной откачке над пакером.

Внешнее давление основано на полностью зацементированной секции за 7-дюймовым. лайнер. Профиль внешнего давления задается профилем внешнего давления смеси раствор / цемент-вода, где предполагается, что хвостовик зацементирован в буровом растворе 10 фунтов / галлон с внутренним градиентом давления смеси-воды 0.45.

Эквивалентное давление рассчитывается из p _i и p _o для сравнения с давлением схлопывания, p _c , с использованием Eq. 6 .

Поскольку p _e превышает p _c (4440 фунтов на квадратный дюйм), ожидается обрушение футеровки. В этом случае нецелесообразно рассчитывать напряжение фон Мизеса для схлопывания, поскольку схлопывание в переходной области не является строго условием пластической текучести.

Номенклатура

Ссылки

1. ↑ ^{1.0 1,1 1,2 1,3 1,4} API Bull. 5C3, Бюллетень формул и расчетов для свойств обсадных труб, насосно-компрессорных труб, бурильных и линейных труб, четвертое издание. 1985. Даллас: API.
2. ↑ API Bull. 5C2, Бюллетень эксплуатационных характеристик обсадных труб, насосно-компрессорных труб и бурильных труб, восемнадцатое издание. 1982. Даллас: API.
3. ↑ Crandall, S.H. и Даль, Н.С. 1959. Введение в механику твердого тела. Нью-Йорк: Книжная компания Макгроу-Хилл.

См. Также

Конструкция корпуса

Изгиб обсадных труб и НКТ

PEH: Конструкция кожуха

Интересные статьи в OnePetro

Внешние линии

Общие ссылки

Адамс, А.Дж. и Ходжсон, Т. 1999. Калибровка критериев проектирования обсадных труб / насосно-компрессорных труб с использованием методов обеспечения надежности конструкций. SPE Drill и Compl 14 (1): 21-27. SPE-55041-PA. http://dx.doi.org/10.2118/55041-PA.

Марка, П.Р., Уитни, У.С., Льюис, Д. 1995. Истории случаев расчета факторов нагрузки и сопротивления. Представлено на конференции оффшорных технологий, Хьюстон, 1-4 мая. OTC-7937-MS. http://dx.doi.org/10.4043/7937-MS.

Chen, Y.-C., Lin, Y.-H., Cheatham, J.B. 1990. Устойчивость насосно-компрессорных труб и обсадных труб в горизонтальных скважинах (включая сопутствующие документы 21257 и 21308). SPE J. 42 (2): 140-141, 191. SPE-19176-PA. http://dx.doi.org/10.2118/19176-PA.

Доусон Р. 1984.Изгиб бурильной трубы в наклонных скважинах. SPE J. 36 (10): 1734-1738. SPE-11167-PA. http://dx.doi.org/10.2118/11167-PA.

Клементич П.Е., Эрих Ф. 1995. Рациональная характеристика патентованных марок обсадных труб с высокой степенью обрушения. Представлено на Ежегодной технической конференции и выставке SPE, Даллас, 22-25 октября. SPE-30526-MS. http://dx.doi.org/10.2118/30526-MS.

Руководство для стальных конструкций, расчета факторов нагрузки и сопротивления . 1986 г.Чикаго: Американский институт стальных конструкций.

Миска, С. и Кунья, Дж. К. 1995. Анализ продольного изгиба трубопровода, подвергающегося осевой и крутильной нагрузке в наклонных стволах скважин. Представлено на симпозиуме SPE по производственным операциям, Оклахома-Сити, Оклахома, США, 2–4 апреля. SPE-29460-MS. http://dx.doi.org/10.2118/29460-MS.

Митчелл, Р.Ф. 1999. Анализ потери устойчивости в наклонно-направленных скважинах: практический метод. SPE Drill и Compl 14 (1): 11-20.SPE-55039-PA. http://dx.doi.org/10.2118/55039-PA.

Митчелл, Р.Ф. 1988. Новые концепции потери устойчивости по спирали. SPE Drill Eng 3 (3): 303–310. SPE-15470-PA. http://dx.doi.org/10.2118/15470-PA.

Митчелл, Р.Ф .: «Проектирование обсадных труб», в инженерии бурения, под ред. Р. Ф. Митчелл, т. 2 Справочника по нефтяной инженерии, изд. L. W. Lake. (США: Общество инженеров-нефтяников, 2006 г.). 287-342.

Prentice, C.M. 1970. Конструкция обсадной колонны «Максимальная нагрузка». Дж.Pet Tech 22 (7): 805-811. SPE-2560-PA. http://dx.doi.org/10.2118/2560-PA.

Раквиц, Р. и Фисслер, Б. 1978. Структурная надежность при комбинированных процессах случайной нагрузки. Компьютеры и конструкции 9: 489.

Тимошенко, С.П., Гудье, Дж. 1961. Теория упругости , третье издание. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co.

Категория

Определение расчета Merriam-Webster

cal · cu · la · ция | \ ˌKal-kyə-ˈlā-shən \

Определение расчета

b : результат процесса расчета

2a : изученная помощь при анализе или планировании

b : холодное бессердечное планирование продвигать личный интерес

Другие слова из расчета

расчетный \ kal- kyə- ˈlāsh- nəl, — ˈlā- shə- nᵊl \ прилагательное

Синонимы для расчета

Синонимы

• арифметика ,
• исчисление,
• шифрование,
• вычисление,
• цифры,
• вычисление,
• математика,
• математика,
• обработка чисел,
• числа,
• расчет

Посетите тезаурус, чтобы увидеть больше

примеров из расчета в предложении

По расчетам экспертов , эта звезда взорвется в течение двух миллиардов лет.Компьютер может выполнять миллионы вычислений каждую секунду.

Тщательный расчет требуется для определения необходимого количества топлива.

Книга раскрывает холодных расчета , которые стояли за политикой правительства.

Его позиция основана на политическом расчете того, что хотят услышать избиратели.

См. Другие недавние примеры в Интернете. Провайдер данных Хопкинса недавно изменил свой показатель положительности , вычисление , что значительно снизило его метрику.
—

Бен Леонард, baltimoresun.com , «Мэриленд сообщает о 684 новых случаях коронавируса, семи смертельных исходах», 28 октября 2020 г. Отметьте карандашом точку на полпути, определенную вашим расчетом , точкой.
—
ExpressNews.com , «Дети могут делать дома гномов из переработанных материалов после этого урока, проведенного Департаментом парков и отдыха Сан-Антонио», 23 октября.2020 По его расчетам , Индия находилась на расстоянии 2500 миль к западу от Испании.
—

Мэг Нил, Popular Mechanics , «Почему карты — величайший инструмент цивилизации», 6 августа 2020 года. Эксперты говорят, что ответ — политический расчет и гиперпартийность.
—

Брент Шротенбур, США СЕГОДНЯ , «Гонка бывшего тренера Оберна Томми Тубервилля за место в Сенате США не имеет существенного значения», 22 октября 2020 г. Луизиана входит в число юрисдикций по всей стране, где защитники общественной безопасности пытались применить новую метрику к давно существует неуловимый расчет : Сколько работы может грамотно выполнить адвокат?
—

Мэтт Следж, NOLA.com , «Общественные защитники Луизианы просят скептически настроенный Верховный суд разрешить им прекратить дела, отклонить их», 20 октября 2020 г. Лица, прошедшие многократное тестирование, независимо от их результатов, учитываются только один раз в расчете Хопкинса.
—

Фил Дэвис, baltimoresun.com , «Мэриленд сообщает о 562 новых случаях коронавируса, 4 новых случаях смерти», 11 октября 2020 г. В численном расчете проблема разбита на множество коротких временных интервалов.-

Ретт Аллен, Wired , «Почему на Земле не бывает нескольких мини-лун?», 8 октября 2020 г. Джош Ленер из Управления экономического анализа штата Орегон сказал, что уничтоженные дома и личное имущество — это только первоначальный расчет того, что государство потеряло.
—
oregonlive , «Пожары в штате Орегон в прошлом месяце сожгли дома и имущество на 1 миллиард долларов, новые данные показывают», 1 октября 2020 г.

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных источников новостей в Интернете, чтобы отразить текущее использование слова «вычисление».«Мнения, выраженные в примерах, не отражают мнение компании Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

Подробнее

Первое использование вычисления

14 век в значении, определенном в смысле 1a

Подробнее о вычислении

Статистика для вычисления

Процитируйте эту запись

«Расчет». Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https: // www.merriam-webster.com/dictionary/calculation. По состоянию на 11 ноября 2020 г.

MLA Chicago APA Merriam-Webster

Дополнительные определения для расчета

cal · cu · la · ция | \ ˌKal-kyə-ˈlā-shən \

Kids Определение вычисления

: процесс или результат сложения, вычитания, умножения или деления

Требуется тщательный расчет . Наши расчеты указывают на небольшое увеличение.

Комментарии к расчету

Что заставило вас искать расчет ? Сообщите, пожалуйста, где вы это читали или слышали (включая цитату, если возможно).