Страница 1 из 1

Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 20, 2015 2:46 pm
Avksent
Добрый день!
Появилась задача расчёта относительно сложной (геометрически) конструкции по ПНАЭ.
Изучив вопрос (прочитав ПНАЭ) и прочитав форумы, кое-какое представление о расчёте по правилам и нормам у меня появилось, однако хочу, чтобы более опытные коллеги подтвердили моё понимая или указали на ошибки и навели на верный путь.

Для примера буду использовать конструкцию, приближенную к реальной - корпус затвора, приваренного патрубками к трубам.

Изображение

Итак, убеждаемся, что расчёт ведётся по теории максимальных касательных напряжений (п.1.2.15).
Рассчитываются группы напряжений, которые сравниваются с допускаемыми.
В группы напряжений могут входить: общие и местные мембранные (Sm; Sml по п.2.18, п.2.19), общие и местные изгибные (Sb; Sbl по п.2.20 и п.2.21), и т.д. (температурные, местные напряжения в области концентрации - Sk, напряжения компенсации).

Суть указанных напряжений становится ясна по определениям и примерам (п.5.2.2-...) и по п.5.3.7

Предположим, что у нас имеется патрубок, труба и область их сварки. Нагрузки: внутреннее давление, сила и момент от массы трубопровода.

Изображение

Расчёт патрубка
По Табл.5.1 (стр.49) зона патрубка рассчитывается на S1=Sm, S2=Sm||Sml+Sb, SaFV=...(все возможные напряжения :D )
Т.о., на некотором отдалении от зоны сварки, после расчёта, выделяем Sm, Sml, SaFV. Не забывая, что по п.1.19 вводится строгое ограничение на различие Sm от Sml.

По п.5.3.6 Sm выделяются по площади в поперечном сечении или толщине стенки. В Ansys с использованием Path линеаризуем напряжения по толщине в опасной области (например: от концентратора к концентратору и/или от концентратора к противоположной стороне стенки) (например, на рисунке выше выделены Path'ы: А-А, Б-Б, В-В). Выделяем Sm||Sml и Sb, определяем максимальные значения по толщине (например, на рисунке выше значения выбираются в точках А1, Б1, В1) для групп напряжений S1 и S2 и сравниваем их с допускаемыми.

SaFV принимается равным максимальному напряжению в области концентрации, но не сингулярности (действительно, не приравнивать же его бесконечности :D ), с учётом всех указанных в Табл.5.1 нагрузок.

Расчёт сварного соединения
По Табл.5.1 (стр.49) зона сварки рассчитывается на S2=Sml, SaFV=...
Собственно, делаем всё то же самое, что и раньше: выбираем сечение, линеаризуем по толщине, сравниваем, радуемся или грустим.
Или, возможен другой вариант: ведётся расчёт без учёта сварки (допустим, что диаметры одинаковые, тогда фактически получается сплошная труба), опять линеаризуем сечение в области сварки по толщине(например, на рисунке выше выделен Path: С-С), выделяем напряжения, рассчитываем группы напряжений(например, на рисунке выше значения выбираются в точке С1). Далее, по нормативам выбираются коэффициенты повышения напряжений для сварного соединения, сравниваем с допускаемыми.



Верны ли мои рассуждения?

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 20, 2015 3:04 pm
Aleksey
Как то так и должно быть.
А в чем сомнения?

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 20, 2015 3:23 pm
Avksent
Сомнения заключались лишь в том, какие напряжения на пути линеаризации брать.
Например, далее в ПНАЭ Г-7-002 на стр.320 в Табл.3.21 Параметры выделения категорий напряжений при тензометрировании, напряжения определяются немного иначе, как мне показалось.

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Чт апр 04, 2019 9:20 pm
AlanWake
[quote="Aleksey"][/quote] Алексей, хотелось бы с спросить у вас совета. Ну и другие участники если подключаться, то будет тоже хорошо.
Собственно, хочу проверить корпус общепромышленной арматуры на статическую прочность.
Расчет в Solid Simulation, это конечно отдельная дискуссионная тема и стоит ли доверять таким расчетам, но на работе пока только так...
НУЭ, 20 градусов
Нагрузки: давление, усилие затяга шпилек, вес трубопровода (Fв, Mв), Fзолотника (площадь*давление), Вес изделия
Крепление: за ответный фланец справа, плюс симметрия по корпусу
Момент Мв скручивает верхний ответный фланец и патрубок к середине корпуса (вниз), стыки фланцев без прокладок, трение глобальное 0.2
За качество извиняюсь, все закрыто на работе...

Изображение
Изображение
в местах повышенных напряжений, сетка замельчена
Изображение

Места для внимания:
Изображение

Скажите пжлст, правильно я понимаю, что из-за того, что у нас есть усилие затяга шпилек как механическая нагрузка, в отмеченных местах 1, 2, 3, и давление среды в районе этих фланцев, то пораждаются местные изгибные напряжения.
п.5.2.5 Местные изгибные напряжения изгиба в трубопроводах в зоне присоединения фланцев, вызванные действием затяга болтов и шпилек. и напряжения изгиба, вызванные действием давления, в зонах соединения различных элементов (фланец и цилиндрическая обечайка корпуса, соединение обечайки корпуса и днища и т.п.);

в таблице 5.2
(зона соединения фланца с цилиндр частью корпуса) если есть только давление среды то оцениваем по местным мембранным (S2), если есть местные изгибные то уже по SRV.

А раз есть местные изгибные напряжения, то необходимо оценивать эти участки как (SRV) хоть у нас и 20 градусов и нет температурных нагрузок от самокомпенсации...

И мне при линеаризации этих мест при 20 градусах нужно оценивать напряжения (мембрана плюс изгиб) не по S2, а по SRV?
Направьте пжлст на правильный путь :roll:

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пт апр 12, 2019 3:54 pm
Aleksey
По нормам получается так.
Местные мембранные сигма 2
Местные мембранные + местные изгибные сигма rv

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 08, 2019 10:55 pm
AlanWake
Aleksey писал(а):По нормам получается так.
Местные мембранные сигма 2
Местные мембранные + местные изгибные сигма rv


Алексей здравствуйте, можно спрошу у вас еще несколько вопросов:

1) При статическом расчете (режим гидравлических испытаний) учитывается ли вес трубопровода по НП068? С одной стороны, на заводе-изготовителе на стенде проверяется прочность и плотность (при 1.5PN водой) без учета веса стенда и реакций на патрубках, заглушки только на концах и лапы на одном фланце (но их не учитываем). С другой стороны арматурина может стоять на трубопроводе и на нем (трубопроводе) могут проводиться гидроопрессовки и соответсвенно вес трубопровода тоже воздействует на арматуру...как всеже учитывать или нет?

2) Для примера корпус все того же клапана из предыдущих постов.
режим гидроиспытаний, зона требующая внимания выделена
Изображение
Зона увеличена и проведены линии линеризации (сетка конечно страшная, но важна логика)
Изображение
открываем ПНАЭ табл. 5.2 зона соединения патрубка и обечайки. Если только давление то местная мембрана по (S2). Если есть вес трубопровода то уже по RV. Здесь прямая отсылка к вопросу №1. Как оценивать и нужно ли это делать в этой области?
3) Вы говорили, что давненько часто использовали космос для расчетов как вы добивались в нем сеточной сходимости? В ансисе есть анализ конвергенции можно для участка (области) его использовать. В солиде есть h адптивный анализ, но насколько мне известно только для всей модели и нельзя выбрать интересующую область, тем более если в модели есть острые углы и кромки...Поэтому вручную приходиться подбирать размер.

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Вт июл 09, 2019 4:53 pm
Aleksey
В данном случае сделал бы так:
Давление + вес -> мембранные в сигма 2
Давление + вес -> мембранные + изгибные в сигма RV

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пт июл 12, 2019 9:01 pm
stress.engineer
мне кажется что основная проблема в том, что Вы пытаетесь "сопрягать" численные решения уравнений - которые получаются в результате Ваших моделей и "инструкции" из нормативных документов - которые почти никогда не имеют ничего общего с реальной прочностью.....

я с этим тоже в молодости помучался.... пытаясь угодить здравому смыслу и нормативным документам...

много десятилетий назад - было "узаконена" процедура линеаризации напряжений....

это одна из "вех" - с которой всё это шаманство/самообман и началось...

лианеризация - это была вынужденная мера - которая была необходима в ТЕ ДАВНИЕ времена, когда у инженера не было никаких вычислительных средств

*** само по себе процедура линеаризации - весьма сомнительна, ибо очень небольшое кол-во мест можно на самом деле "линеаризировать" ..., следует так же помнить о том, что попытка представить "сложное" распределение напряжений по какому-то сечению - в "упрощенном" виде - продольные и изгибные напряжения = сама по себе вносит весьма серьезные "ошибки"

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пт июл 12, 2019 9:08 pm
stress.engineer
AlanWake писал(а):
3) Вы говорили, что давненько часто использовали космос для расчетов как вы добивались в нем сеточной сходимости? В ансисе есть анализ конвергенции можно для участка (области) его использовать. В солиде есть h адптивный анализ, но насколько мне известно только для всей модели и нельзя выбрать интересующую область, тем более если в модели есть острые углы и кромки...Поэтому вручную приходиться подбирать размер.


Что касается сеточной сходимости - то это вопрос не к программе, а к инженеру:

Вы сами должны определиться - ЧТО у Вас будет критерием "сходимости"?
Запасенная энергия?
Деформации? (Какие.. - это Вы сами определяете...)
Напряжения... ?
температура?
градиент температуры..?
в общем все что угодно...

далее задаете области/границы - где должны выполняться те или иные требования/критерии по сходимости....

***требований/критериев может быть несколько .... = в общем тут Вы можете делать почти все, на что способны... в меру Ваших знаний и образования....

*** следует учесть, что КЭ имеющие разные формулировки - дадут Вам "несколько" разные результаты....

с 2017 года я стараюсь использовать для расчетов COMSOL - там много чего по сеточной сходимости можно делать.

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Вт июл 16, 2019 9:12 am
AlanWake
stress.engineer писал(а):мне кажется что основная проблема в том, что Вы пытаетесь "сопрягать" численные решения уравнений - которые получаются в результате Ваших моделей и "инструкции" из нормативных документов - которые почти никогда не имеют ничего общего с реальной прочностью.....


Котегорично конечно, хотя и в импортных нормах ASME BPVC написано предостережение на использования инструмента линеаризации если деталь имеет толстые стенки или сложную геометрию.
В данном примере не сказать, что сложная геометрия изделия, деталь отливка и нагруженные элементы представлены переходами, патрубками, фланцами. Как мне кажется, хоть и с долей, консерватизма, но сделать расчет который смогут проверить и принять если вдруг возникнет какая проверка и можно будет сослаться на буквы ПНАЭ или СТ ЦКБА (что также ссылаются на нормы АЭ), а вот на импортные нормы ссылаться можноли еще большой вопрос.

А какие варианты тогда использовать? Упруго-пластический расчет описанный в ASME BPVC VIII (div 2), но там заморочек не меньше, а может и больше, да и ресурсов ПК потребуется существенно больше... тем более всего есть несколько трудов и видео,( и все в Ансисе) по данной тематике.

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Вт июл 16, 2019 9:13 am
AlanWake
stress.engineer писал(а):Что касается сеточной сходимости - то это вопрос не к программе, а к инженеру:

Да верно

Но, чтобы мне взять выбранный критерий сходимости (например по напряжению) и применить его для определенной области это уже вопрос к программе..

В Ансисе можно выбрать (например галтель) и для него отдельно сделать мельчение сетки до заданного процента между итерациями. В солиде такое тоже можно сделать, но для всей модели, тут либо надо модель править тогда убирать все фаски лишние отверстия, да и то не факт, что программа "поймет" где тебе это нужно...
По этому сейчас подбор конечного элемента делаю в основном вручную, что бы и компьютер не завис (не вылетел) и чтобы выйти хотя бы на более менее ровную полку напряжений...

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 22, 2019 10:34 pm
AlanWake
Aleksey писал(а):В данном случае сделал бы так:
Давление + вес -> мембранные в сигма 2
Давление + вес -> мембранные + изгибные в сигма RV


Алексей скажите пжлст.
Решил попробовать рассчитать изделие на циклику по обсуждаемому документу:
Цикл "разогрев-охлаждение": начальное состояние изделие без давления, действует только Мв и Fв, конечное состояние, давление+температура, Мв, Fв и температурные размахи Mp и Fp.
Цикл "гидроиспытание": начальное состояние изделие без давления, действует только Мв и Fв, конечное состояние, Мв, Fв и давление 1.5PN соответсвенно.

Рассчет составляющих величин в документе вроде как поддается логике и расчету по формулам (если их правильно занести в Эксель),
Изображение

На картинке выше для цикла "разогрев-охлаждение" взято 8мь точек с зонами повышенного напряжения я их привел ниже:
точка 1 (черн), точка 3(желт)
Изображение
точка 2
Изображение
точка 4
Изображение
точка 5 (черн), точка 6(желт)
Изображение
точка 7 (черн), точка 8(желт)
Изображение

Как видно (первая картинка) величина усталостного повреждения 1.014 и это больше 1 и это я еще не брал зоны повышенных напряжений под шляпками гаек (где цековки) и места где площадка под прокладку "соединяется" с фланцем, по причины большей толщины металла...
Вот эти:
Изображение
Изображение
Изображение

Вопрос вот в чем, обязательно ли брать все эти зоны и их учитывать в циклике, либо нужно брать только зоны которые находяться на толщинах стенок и непосредственно под давлением среды? Просто возьмешь больше зон то не проходит, возьмешь меньше пройдет, что-то я запутался...

Re: Расчёт по ПНАЭ Г-7-002 с использованием МКЭ

СообщениеДобавлено: Пн июл 22, 2019 10:55 pm
AlanWake
Еще хочу заметить, что я брал макс и мин напряжения цикла с области т.е. выделял например галтель и программа "выделяла" макс напряжение с этой поверхности. А может нужно с одного и того же узла в начале и в конце цикла. т.к. при нагрузке область с макс напр-ми могла сместиться (площадки с главными напряжениями "вращаются") и фактически амплитуда поменяться, но критично ли это?