محاسبه حداکثر فشار روی ورق دیوار لاستیکی

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3268

سپاس: 5491

جنسیت:

تماس:

محاسبه حداکثر فشار روی ورق دیوار لاستیکی

پست توسط rohamavation »

چگونه حداکثر فشاری را که می توان روی ورق دیوار لاستیکی اعمال کرد محاسبه کرد؟

من در حال برنامه ریزی برای ساختن یک مانع آب از ورق لاستیکی برای یک پروژه دانشگاه هستم، با این حال، در تعجب بودم که چگونه می توانم حداکثر فشاری را که ورق لاستیکی دیوار می تواند تحمل کند محاسبه کنم. آیا فرمول خاصی برای آن وجود دارد؟
برای آب، من قبلا حداکثر فشار هیدرواستاتیک را محاسبه کرده ام. آیا این حداکثر فشار وارد شده به دیوار است؟
در اینجا نمودار است، که در آن قسمت زرد ورق دیوار لاستیکی است.تصویر
من از یک رویکرد بسیار خام با استفاده از تقریب استحکام مواد که در نظرم توضیح دادم استفاده کردم و برای تنش اسمی در غشای لاستیکی به این نتیجه رسیدم:
$\frac{\sigma}{E}=\frac{1}{2}\left(\frac{P}{E}\frac{R}{h}\right)^{2/3}$
جایی که σ تنش است، E مدول الاستیک لاستیک، P اختلاف فشار در سراسر غشا و h ضخامت لاستیک است. برای پنجره مربعی شما، R را با S/2 جایگزین می کنم. برای استفاده از این معادله، هنوز باید استرس بحرانی را که باعث از کار افتادن لاستیک می شود، بدانید.
نحوه محاسبه افت فشار ناشی از نشت آب از سوراخ در یک واحد تحت فشار
من در تلاش هستم تا روشی را برای محاسبه نرخ افت فشار از یک سوراخ کوچک در یک ظرف تحت فشار پر از آب (حفظه هوای کوچک احتمالاً در بالای ظرف) ایجاد کنم.
من فرمولی برای محاسبه سرعت جریان یک مایع از طریق یک سوراخ کوچک (پیوند) پیدا کرده‌ام، اما نمی‌دانم چگونه آن را با نرخ فروپاشی فشار مرتبط کنم، زیرا این یک نوع فرآیند چرخه‌ای است. همانطور که آب از ظرف خارج می شود، فشار آب کاهش می یابد و در نتیجه سرعت جریان نیز کاهش می یابد. این احتمالاً تا زمانی اتفاق می‌افتد که کشش سطحی نشت را متوقف کند.
فکر من این است که با فرض یک کشتی صلب، فشار به عنوان تابعی از حجم آب در ظرف کاهش می‌یابد، و فشار و سرعت جریان به عنوان نوعی معادله دیفرانسیل احتمالاً کاهش می‌یابد، اما مطمئن نیستم که چگونه این کار را انجام دهم. استنتاج که
کاربرد مورد بحث، آزمایش هیدرواستاتیک مبدل های حرارتی صفحه ای است. هنگام تکمیل تست های نامتعادل، آب به یک طرف مبدل حرارتی پمپ می شود و برای مدتی در این فشار نگه داشته می شود. فکر من این است که با توجه به نشتی، فشار باید به سرعت کاهش یابد و در نتیجه نشان دهنده خرابی است. از طرف دیگر، سرعت کاهش فشار باید به ما امکان دهد تا میزان نشت آب و شاید حتی اندازه سوراخ را محاسبه کنیم.
سوراخ در ناحیه زیر محفظه هوا است (بنابراین آب، نه هوا، نشت می کند)
حجم پاکت هوا وقتی فشار P باشد Vp است
فرآیند همدما (انبساط آهسته: درجه حرارت ثابت)
حجم ظرف با فشار تغییر نمی کند (احتمالا درست نیست ... - این میزان نشت را دست کم می گیرد)
می توانید نرخ تغییر حجم حفره هوا را به عنوان تابعی از فشار بنویسید:
$\frac{PV}{T} = const\\
P_1V_1 = P_2V_2$
متمایز کردن PV = ثابت:
$P dV + V dP = 0$تقسیم بر dT و تنظیم مجدد:
$\frac{dV}{dt}=-\frac{V}{P}\frac{dP}{dt}$
از این طریق، دبی را از تغییر فشار محاسبه می کنید. همانطور که می بینید، هرچه حجم V کوچکتر باشد، تغییر حجم dV کوچکتر است که می توانید برای یک تغییر فشار معین محاسبه کنید.
این شما را با مشکل کالیبره کردن پاکت هوا مواجه می کند. این کار با داشتن یک مویرگ پر از هوا در جایی نزدیک به بالای سیستم شما انجام می شود: شما می توانید افزایش مایع در این مویرگ را با تحت فشار قرار دادن سیستم مشاهده کنید، و از سرعت افت آن می توانید میزان نشتی را تعیین کنید. فورا - اگر قطر مویرگ را می دانید، هیچ ریاضی دیگری لازم نیست…
توجه داشته باشید که یک مبدل حرارتی احتمالاً در هنگام تحت فشار منبسط می شود - شما باید بتوانید تعیین کنید که چقدر بر نتیجه تأثیر می گذارد با داشتن یک پیستون کالیبره شده کوچک (در حالت ایده آل هم اندازه مویرگ) که با آن می توانید مقدار کمی از آن را تزریق کنید. مایع اضافی وارد سیستم شود. اگر مایع و مبدل حرارتی واقعاً تراکم‌ناپذیر بود (حجم ثابت، چگالی ثابت) پس با فشار دادن پیستون به سمت پایین، هوا در مویرگ بالا می‌آید. وقتی این اتفاق نیفتد (مثلاً مویرگی به اندازه نصف افزایش یابد) آنگاه می دانید چه حجمی از مایع با چه حجمی در مویرگ تغییر می کند و این به شما کالیبراسیون از حجم مویرگی به حجم مایع را می دهد.
فشار هیدرواستاتیک روی سطح صفحه
من سعی کردم میزان فشار روی دیوار یک سازه مستطیلی را که زیر آب دریا قرار دارد محاسبه کنم.
به عنوان مثال یک سد. من نمی توانم هیچ مثالی را ببینم تا بتوانم پاسخ مشکل خود را پیدا کنم.
چگالی آب دریا = 1.025 گرم بر متر مکعب
وزن مخصوص آب دریا = 1025.8 کیلوگرم بر متر مکعب
وزن مخصوص آب دریا = 10100 نیوتن بر متر مکعب
//ساختار دیوار عبارت است از:
پایه = 15000 متر
ارتفاع = 10 متر
مساحت = 150000 متر
سوالات من این است:
آیا حجم ظرف در فشار دیواره تفاوتی دارد؟
این فشارها چقدر است؟
از آنجایی که فشار به عمق بستگی دارد و اگر سازه (مانند سد) عمودی باشد، عمق شما متفاوت خواهد بود، باید مشتق یک برش عمودی سازه را بگیرید و از آنجا می توانید آن را در ضرب کنید. ناحیه افقی (صفحه XY).
dx شما تغییر در عمق خواهد بود که "ارتفاع" ناحیه را برای آن برش افقی با فشار مساوی جبران می کند. سپس به یک عرض و سپس به عمق، به علاوه چگالی (ρ) و گرانش نیاز دارید.
$\int \rho gh \times \text{area of slice you are finding}$
و
م$\text{area} = dx \text{ (the infinitesimally tiny height for which pressure will be equal)} \times \text{the width of the slice}$
این یک مشکل محاسباتی است زیرا هرچه عمیق تر می شوید فشار تغییر می کند.نیروی وارد بر سد انتگرال فشار بر روی منطقه است.
$F_{dam} = \int_{A}{p(z)dA}=\int_{0}^{Z}p(z)dz\int_{0}^{L}{dx}$فشار تابعی از چگالی جرم، شتاب گرانشی و عمق است.
$p(z)=\rho g z$
سپس نیروی وارد بر سد $F_{dam}=\frac{\rho g L Z^2}{2}$ است
فشار آب روی دیوار شیبدار
فشار آب به سادگی$pgh/2$ برای دیوار عمودی موازی با عمق آب در دقیقاً نصف عمق آب است. فرض کنید دیوار در حدود 2 درجه از محور y (موازی با دیوار) کمی مخروطی (زاویه دار) شده است. چگونه فشار را در این مرحله اندازه گیری می کنید؟ آیا این فشار ناشی از فشار عمودی و افقی است؟ به این ترتیب: $pgh
\sin (\theta) + 1/2pgh\cos(\theta)$
من فرض می کنم فشارها را می توان به عنوان نیرو خلاصه کرد. این ممکن است نادرست باشد.
اولاً، فشاری که شما در مورد آن صحبت میکنم ، میانگین فشار وارد شده به دیوار است. دوما این آب بالای سرش هوا داره؟ اگر چنین است فشار متوسط $P_0+\frac{1}{2}\rho gh$ خواهد بود، که موافقم فشار در نقطه ای از دیوار پایین است (P0 فشار اتمسفر است). در نهایت، فشار متوسط ​​مستقل از زاویه دیوار است، آنچه در حال تغییر است جهت نیروی نرمال است (همانطور که همیشه عمود بر دیوار است). در زیر یک محاسبه دقیق را نشان می دهم.محاسبه
فشار در هر نقطه در امتداد دیوار با$P = P_0 + \rho g x$ داده می شود، جایی که x فاصله عمودی از سطح آب است. فرض کنیم که عرض دیوار ثابت باشد، مثلاً a، کل نیروی وارد بر دیوار با $A = \frac{ah}{\cos\theta}$و $dA = \frac{a}{\cos\theta}dx$دارم $\begin{eqnarray}
F &=& \int P~ dA = \frac{a}{\cos\theta}\int^h_0 dx \left(P_0 + \rho g x\right)\\
&=& \frac{ah}{\cos\theta} P_0 + \frac{1}{2}\rho g h\frac{ah}{\cos\theta}
\end{eqnarray}$
(توجه داشته باشید که این نیرو به سمت سطح دیوار نرمال است. همچنین می بینیم که بزرگی آن به θ بستگی دارد، اما همانطور که خواهیم دید، فشار متوسط ​​مستقل از θ است). مساحت سطح$\frac{ah}{\cos\theta}$ است، بنابراین فشار متوسط ​​درست است
$P_{avg} = \frac{F}{A} = P_0 + \frac{1}{2}\rho g h$
بنابراین می بینیم که فشار متوسط ​​مستقل از زاویه دیوار ما است.
فرض کنید یک دیوار عمودی و دیوار کج دارید. حالا یک لوله افقی بردارید و یک سر آن را در عمق h/2 کنار دیوار مستقیم و سر دیگر را در عمق h/2 کنار دیواره کج قرار دهید، بنابراین لوله افقی است.
فشارباید واضح باشد که فشار دیوار مستقیم، P1، همان فشار دیواره کج، P2 است، در غیر این صورت آب در طول لوله جاری می شود و شما یک دستگاه حرکت دائمی خواهید داشت.
فشار فقط به عمق آب و نه به زاویه دیوار بستگی دارد..hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست