Чому гофри надають міцності трубам?

Я читав, що гофри надають міцності трубам і таку ж міцність можна досягти при тоншій стінці в порівнянні з звичайною трубою.

Але я не розумію, чому (як) гофри надавали міцності трубі. Як вони працюють?

Для тонкої стінової конструкції гофри ведуть себе як каркас, зовнішня оболонка опирається на. Уявіть фюзеляж літака або корпусу корабля. Зазвичай вони складаються з міцного обрамлення, виконаного брусками, як в площині поперечного перерізу, так і в поздовжньому.

Поперечні перерізи (кругові кільця на зображенні вище) забезпечують жорсткість і опір проти нормальних сил у напрямку до фюзеляжу (через внутрішнє або зовнішнє високий тиск), тоді як поздовжні бруски підтримують кільця проти бічних вигинів і забезпечують поздовжню жорсткість .

Без такого обрамлення структура оболонки повинна спиратися на власну товщину, щоб протистояти нормальному тиску на стіні (через вигин), а також довгим зусиллям. Не ефективне використання матеріалу.

Редагування: Для труб внутрішня гофра зазвичай є лише поздовжньою, оскільки в іншому випадку потік сильно гальмується. У такому випадку стійкість до нормального тиску на стіні не настільки покращується лише поздовжніми гофрами, але вони покращують місцеві явища, і для коротких труб, або для труб із зовнішніми арматурними кільцями. У таких випадках вони функціонують як балки для тонкої оболонки.

Збільшення сили в моменті інтердії невелике, оскільки зміна загального розміру невелика. Це також не стосується різних властивостей металу, коли він проходить процес гофрування. Коли гофрований метал виготовляється, він обробляється холодно, що виводить цю частину металу за межі його текучості. Це робить зігнуту частину металу сильнішою і потрібна більша сила для досягнення нової точки текучості. Отже, коли гофрований лист виготовлений, саме процес згинання створює нову геометрію, яка додає міцності, але ви також змінюєте властивість металу, роблячи його міцнішим.

Для отримання додаткової інформації про принцип холодної роботи дивіться криві напруги, якщо ви хочете прочитати більше про це. Це також називається деформаційним загартуванням.

Гофри дозволять збільшити момент інерції труби, зробивши її більш стійкою до деформації поза своєю круглою формою.

Уявіть, що ви прорізали трубу довгими шляхами і розгортаєте її в гофрований лист. Неважко зрозуміти, що гофри зроблять лист більш жорстким і стійким до вигину в цьому напрямку. Цей же принцип буде застосовуватися і до труби.

Придумайте яйце. Він здатний протистояти значній силі відмирання до своєї форми поздовжньо, але збоку він слабкий. Ця ж ідея стосується гофрування. Перпендикулярні сили, що діють на гофровану трубу, перетворюються на бічні сили завдяки формі конфігурації гофри. Різна глибина, на яку діють сили стиску на трубу, створює сили розтягування та стиску в матеріалі труби, що означає, що стінка труби може бути тоншою і, отже, легшою для транспортування.

Кожен пік чинить опір стискаючим силам, тоді як кожна долина радіально чинить опір міцності на розрив. Ось чому пошкодження секції долини в гофрованій трубі є більш імовірними, ніж на піку, і радіальні пошкодження є набагато більш імовірними, ніж бічні пошкодження. Після того, як труба буде закопана, сили розтягування також врівноважуються, щоб перетворюватися на стискаючі сили завдяки тому, що покривний матеріал є протидіючою, але однаковою силою, що діє на конструкцію.