Расчеты на прочность представляют собой часть технической документации, обязательной к использованию в условиях работы со сложным оборудованием и устройствами, аппаратами и сосудами, работающими под давлением. Расчет прилагается к техническому паспорту, составляемому индивидуально для каждого объекта, и содержит детальное описание процесса расчетов, характеристика выбранной методики расчетов в зависимости от сложности оборудования и специфики его использования непосредственно в точке эксплуатации, результатов расчетных операций с документальной фиксацией в специальном разделе для последующего обязательного утверждения.
Методика расчета прочности и потребность в проведении расчетов
Данные расчетов проверяется на точность, актуальность, соответствие данным, указанным в отраслевых ГОСТах. Процессами производства расчетов занимаются опытные квалифицированные специалисты, являющиеся экспертами в данной области работ, обладающие достаточным опытом для проведения лабораторных исследований и теоретических изыскания. Для получения точных результатов посредством установленных методик и норм сопротивления материалов расчетные операции производятся в условиях специализированных лабораторий, где предельно допустимые нормы нагрузок проверяются опытным путем отдельно для каждой детали, в разрезе конкретных материалов.
Части расчетов для отдельных узлов и агрегатов являются полноценной частью общего расчета для конструкции или изделия в целом. С помощью данных готовых расчетов вносятся коррективы в процесс изготовления объекта, меняются параметры.
Работы над расчетами прочности позволяют:
- Транспортировать объект к месту установки для дальнейшего начала использования без ущерба для физических и технических характеристик и других основных параметров, обеспеченных производителем;
- Проводить монтаж, установку, сборку, отладку и запуск объекта или конструкции в работу согласно всем необходимым нормам без возможности деформаций, разрушений и возникновения рисков при эксплуатации сложного оборудования и аппаратов;
- Организовать результативную качественную эксплуатацию объекта с соблюдением норм и правил отраслевой безопасности, а также выполнением определенных критериев предельно допустимых нагрузок в аспекте различных параметров;
- Обеспечивать безопасность сотрудников и персонала, работающих с объектом, на всех этапах взаимодействия с изделием и конструкцией, а также безопасность потребителей, если речь идет об объекте гражданского пользования;
- Снижать затраты на содержание объекта, текущий и капитальный ремонт, профилактические работы, сервисное обслуживание, ликвидацию последствий чрезвычайных воздействий.
Методика расчетных работ подбирается индивидуально в каждом конкретном случае в зависимости от специфики производства, особенностей эксплуатации, разновидности, габаритов и назначения самого оборудования или конструкции, в соответствии с установленными законодательными нормами и отраслевыми стандартами.
Итоги применения методик расчетов на прочность
Нормы и методы расчетов выбираются в порядке соответствия, если свойства материалов конструкции или изделия соответствуют требованиям ГОСТ 34347. Различные ГОСТы предусмотрены для разных видов оборудования, работающих в разнообразных условиях, в зависимости от этого меняются и используемые методы расчетов.
Полученные данные в расчетах не должны противоречить информации, содержащейся в вышестоящих документах, для этого в каждом конкретном расчете в приложениях указываются нормативные данные для сравнения и приводятся сводные данные в виде таблиц для возможности наглядного и объективного анализа. По этой же причине завершенные расчеты проходят многократную проверку точности и соответствия.
Согласно ГОСТу 34233.1-2017, в расчетах необходимо учитывать следующие параметры:
- Инерционные нагрузки при колебаниях, вибрациях, движениях;
- Реактивные воздействия при соприкосновении с другими элементами конструкции, с деталями трубопроводов, опорами, площадками;
- Производственные воздействия, вибрации, шумы, механические силы;
- Воздействия климатических условий, температурных перепадов, изменений давления;
- Критерии сторонних действий при чрезвычайных ситуациях, сейсмической активности, ветре;
- Влияние химических сред;
- Процессы сжатия, кручения, изгиба, растяжения в определенной комбинации или по отдельности;
- Ударные нагрузки;
- Коррозия и эрозия;
- Усталость металла и разрушение материалов вследствие естественных причин.
Готовые документы расчетов оформляются в установленной форме, в виде наглядных таблиц, подробных описаний расчетов с указанием и расшифровкой сложных определений, формул, этапов расчетов, обозначений. В приложениях указываются список источников, включая официально утвержденные стандарты и акты, используемые в работе, а также содержание для удобства использования документа, точные данные об объекте для его идентификации, перечисление первоначальных заявленных параметров.
Основные методики расчетов на прочность
Основной задачей применения методик расчетов является определение того, соответствует ли готовая конструкция необходимым условиям прочности, жесткости и устойчивости, требуются ли изменения параметров готового изделия, каковы предельно допустимые нормы и лимиты нагрузок по различным направлениям в соответствии с перечисленными выше критериями по ГОСТу 34233.1-2017.
Основными рабочими методиками расчетов на прочность являются метод предельных состояний и метод допускаемых напряжений. Метод предельных состояний используется преимущественно при строительстве зданий, сооружений и различных объектов гражданского назначения, и основан на определении предельных норм по двум направлениям. Конструкция может быть признана негодной к эксплуатации при потере несущей способности, а также по результатам несоблюдения технических условий эксплуатации. Если конструкция признана негодной, ее полезное использование прекращается.
Метод допускаемых напряжений используется для других изделий и объектов, преимущественно промышленного и производственного назначения, для определения их предельной прочности и соответствия нормам. При этом для реализации методики применяется экспериментальное определение максимальных нагрузок и их сравнение с допустимыми в пределах заявленных свойств сопротивления материалов. Сводные данные указываются в расчетах, прилагаемых к каждому изделию в обязательном порядке.