Понятие о тонкостенных и толстостенных аппаратах

В зависимости от отношения диаметра оболочки к ее толщине условно принято разделять оболочки на толстостенные ( при отношении толщины стенки к внутреннему диаметру S/D 0,1), в теории которых рассматривается трехосное напряженное состояние, и тонкостенные, (при S/D 0,1), теория которых основана на рассмотрении двухосного напряженного состояния.

Следует отметить, что в нормативной документации не принята терминология, в которой сосуды называют тонко или толстостенными.

При расчете на прочность сосудов и аппаратов (СиА) применяется ГОСТ 52857.2, в котором приводятся только условия применения расчетных формул. Например, для цилиндрических оболочек эти условия имеют следующий вид

,	для обечаек и труб при Dв ³ 200 мм (1.12)
для обечаек и труб при Dв Ð 200 мм (1.13)

где c - сумма прибавок к расчетной толщине, мм.

Но в данном ГОСТе есть ссылка на ГОСТ 52630-2006, котором указывается, что нормы и методы распространяются на стальные сосуды и аппараты, работающие под давлением не более 16 МПа. Такие сосуды в научной литературе обычно относятся к тонкостенным.

Кроме этого разработан ГОСТ Р 54522-2011: Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических обечаек, днищ, фланцев, крышек.

Настоящий стандарт устанавливает нормы и методы расчета на прочность при статическом нагружении сосудов и аппаратов (далее – сосудов), работающих под действием внутреннего давления свыше 10 до 130 МПа, применяемых в химической, нефтехимической промышленности, производстве минеральных удобрений и других смежных отраслях промышленности.

В данном случае сосуды и аппараты также не называются толстостенными, а называются сосудами высокого давления.

При этом хотелось обратить внимание, что границы применения расчетных формул и, соответственно, деления сосудов на тонко и толстостенные отличаются в данных ГОСТах. Для, так называемых тонкостенных, в ГОСТ 52630-2006 верхняя гранится давления равна 16 МПа, а в ГОСТ - нижняя граница, при которой начинает действовать данный ГОСТ, и,соответственно, сосуды относятся к толстостенным, равна 10 МПа.

В данной дисциплине мы принимаем условное деление на тонкостенные и толстостенные. При этом принимаем, что граница деления соответствует внутреннему давлению, равному 10 МПа.

Применительно к листовым конструкциям большинство оболочек являются тонкостенными, для которых характерно безмоментное двухосное напряженное состояние, за исключением мест скачкообразного изменения нагрузки или формы оболочки, где возникают локальные, быстро затухающие при удалении от этих мест (краев), напряжения краевого эффекта.

В данных разделах мы будем рассматривать только тонкостенные осесимметричные оболочки.

Толстостенные будут более подробно изучаться в дисциплине «Особенности конструирования и расчета элементов в конструкциях».