Прандтля. Экспериментально подтверждено, что дополнительное дей-
ствие сил или момента приводит к более низкой несущей способности
рассматриваемого соединения, чем только от действия внутреннего
давления.
В работах [8, 9] приведены результаты конечно-элементного нели-
нейного анализа и экспериментального исследования для определения
предельных нагрузок в торосферическом днище с нецентральным вер-
тикальным патрубком, рассмотрены различные виды комбинированно-
го нагружения (например, случай, когда помимо внутреннего давления
действует осевая сила или изгибающий момент). Для определения пре-
дельной пластической нагрузки использован метод двойного упругого
наклона. В работе [10] рассмотрено применение критерия кривизны
пластической работы к определению предельной пластической нагруз-
ки в полусферическом днище сосуда с радиальным локально укреп-
ленным патрубком при совместном действии внутреннего давления
и изгибающего момента. Расчетный нелинейный анализ выполнялся
с использованием программы ANSYS и трехмерных 20-узловых эле-
ментов.
Таким образом, определение предельных нагрузок для узлов при-
соединения патрубка к сосуду давления при комбинированном нагру-
жении является актуальной задачей. Причем особый интерес предста-
вляет использование обоснованного метода (или критерия) для опре-
деления предельной пластической нагрузки. Так, применение таких
известных методов, как метод двойного упругого наклона или метод
пересечения касательных [11] с использованием некоторых характе-
ристических кривых не оправдан из-за неоднозначности выбора па-
раметра нагрузки и деформационного параметра. Предпочтительным
является использование концепции пластической работы [10–12].
В расчетах на прочность узлы присоединения патрубков или шту-
церов к корпусу или днищу сосуда давления обычно рассматривают
как соединения пересекающихся оболочек [13]. В зоне сопряжения па-
трубка со сферической оболочкой при действии различных нагрузок
возникает существенно неоднородное напряженное состояние, харак-
теризующееся относительно высоким уровнем концентрации напря-
жений. Причем наиболее высокая концентрация напряжений наблюда-
ется при действии изгибающего момента на патрубок. Поэтому, кроме
напряжений от внутреннего давления, заметны напряжения от изгиба-
ющего момента, приложенного к патрубку, что следует учитывать при
прочностном анализе.
При совместном действии нескольких нагрузок их можно пред-
ставить в виде множества
Q =
{
q
1
, q
2
, q
3
, . . . , q
n
}
, где
n
— число от-
дельных нагрузок
q
i
(
i
= 1
, n
)
. В процессе нагружения конструкции
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 2 5
