Численное исследование нелинейного изгиба разрывных предохранительных мембран под действием давления и температуры рабочей среды

Численно исследовано нелинейное деформирование тонких сплюснутых эллипсоидальных сегментов под действием давления на их вогнутую поверхность нагретой или охлажденной рабочей среды. Анализ напряженно-деформированного состояния сегментов проведен с точки зрения применения их в качестве разрывных предохранительных мембран. Исследовано деформирование мембран в широком диапазоне температуры действующей среды. Рассмотрены конструктивные варианты мембраны без ограничения перемещения в полюсе и мембраны с разрывающим штоком, расположенным на некоторой высоте над полюсом недеформированного купола. Показано, что при отсутствии штока эллипсоидальный сегмент не отвечает условиям срабатывания предохранительных мембран. При наличии ограничения перемещения в полюсе сегмент может быть применен в качестве предохранительной мембраны взрывоопасного аппарата. Установлено, что с повышением температуры при неизменном положении разрывающего штока мембрана срабатывает при меньшем давлении. Проведено сравнение результатов, полученных для эллипсоидальных и сферических сегментов, имеющих одинаковые основания и высоту полюса над основанием. Установлено, что при одинаковой температуре технологической среды и одинаковом положении штока разрывное давление предохранительной мембраны, выполненной в виде эллипсоидального сегмента, значительно ниже по сравнению с разрывным давлением сферического сегмента близкой геометрии.