Осесимметричное напряжённое состояние и прочность плоских крышек сосудов высокого давления с патрубками

• Автор: Зеленая, Ольга Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 138 с. : ил

СОКРАЩЕНИЯ
НДС - напряженно-деформированное состояние.
НС - напряжённое состояние.
МКЭ - метод конечных элементов.
КЭ - конечно-элементный, конечный элемент.
МПа - мегапаскаль.
ЭВМ - электронно-вычислительная машина.
ОСТ - отраслевой стандарт.
ГОСТ - государственный стандарт.
ИрГТУ - Иркутский государственный технический университет.
ИрГУПС - Иркутский государственный университет путей сообщений.
ВСГТУ - Восточно-сибирский государственный технологический университет. ИГиЛСОРАН - Институт гидродинамики Сибирского отделения Российской академии наук.
ИВМ СО РАН - Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук.
ОАО АНХК - Открытое акционерное общество «Ангарская нефтехимическая компания».
ОАО ИркутскНИИхиммаш - Открытое акционерное общество «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения».
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАНОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОЧНОСТИ ПЛОСКИХ КРЫШЕК СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПАТРУБКАМИ
1.1. Условия эксплуатации плоских крышек сосудов давления и анализ литературных данных методов расчета напряженно-деформируемого состояния
1.2. Применение методов, основанных на теории тонких пластин и оболочек
для расчета полей напряжений
1.3. Методы исследования напряженного состояния, дискретное моделирование, программная реализация МКЭ при определении НДС осесимметричной патрубковой зоны
1.4. Выводы. Формулирование цели и постановка задач диссертационной работы
2. ДИСКРЕТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЕ МОДЕЛИ ПЛОСКИХ КРЫШЕК СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПАТРУБКАМИ
2.1. Основные уравнения математической модели напряжённого состояния
узлов ввода
2.2. Локально-управляемые двумерные конечно-элементные модели плоских крышек с патрубком и повышение точности расчёта НДС
2.3. Исследование достоверности получаемых результатов и устойчивости алгоритмов и особенности тестирования программных средств при исследовании концентрации напряжений в осесимметричной зоне
2.4. Выводы
3. ВАРИАНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАТРУБКОВЫХ ЗОН ПЛОСКИХ КРЫШЕК И ЗАВИСИМОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК НДС ОТ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
3.1. Параметрические модели узла ввода и автоматизация вариантных исследований его осесимметрисного объёмного НДС
3.2. Выбор основных конструктивных параметров плоских крышек с

патрубками
3.3. Особенности влияния диаметра отверстия на коэффициент концентрации эквивалентных напряжений
3.4. Закономерности распределения напряжений в плоской крышке с патрубком
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ИАТРУБКОВОЙ ЗОНЕ ПЛОСКОЙ КРЫШКИ
4.1. Уточнённая расчетно-графическая методика определения коэффициента концентрации эквивалентных напряжений в патрубковой зоне
4.2. Уточнённая аналитическая методика оценки концентрации эквивалентных напряжений в патрубковой зоне плоской крышки
4.3. Выводы
5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНЫХ РЕКОМЕНДАЦИЙ,
НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ПЛОСКИХ КРЫШЕК
С ПАТРУБКОМ
5.Е Выбор конструктивно-рациональных вариантов плоских крышек с патрубком по их геометрическим характеристикам в зависимости от уровня концентрации интенсивности напряжений
5.2. Номограмма определения коэффициента концентрации эквивалентных напряжений в диапазоне значений (3.1.1)
5.3. Влияние радиуса галтельного перехода на расположение точек с максимальным уровнем напряжений и выбор конструктивно рациональных значений радиуса галтельного перехода
5.4. Рекомендации по размещению укрепляющего материала в зоне патрубков плоских крышек
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

квадратом [92]
-1<4<1; -1<г)<1. (2.1.22)
Для вектора распределенных деформаций в пределах КЭ из (2.1.5), (2.1.21) следует выражение
=Вие ; В = Аг N. (2.1.23)
При вычислении матрицы В с помощью второго равенства (2.1.23) следует учитывать, что дифференциальные операторы матрицы А определены в координатах г, в, а функции формы - в локальных координатах с, тр связанных с конечным элементом е. Так как элементы изопараметрические, то исходные цилиндрические (далее - глобальные) координаты г, в связаны с локальными координатами ц в пределах элемента е соотношением
гг(^1)=К(^,11)г1> , (2.1.24)
где ге (^,г|) - вектор с компонентами г, в, изменяющимися в пределах конечного элемента,
геа,ч) = {ге а,ц), ве(1;,г) (2.1.25)
г - вектор числовых значений координат узлов элемента е.
Ге={гх,в„г2,вг гт,вту (2.1.26)
Вектор напряжений в пределах КЭ определяется равенством (2.1.13), из которого, с учётом (2.1.23), следует формула
се = в ис’ ; 8 = Б В. (2.1.27)
Соотношения (2.1.21) - (2.1.27) позволяют свести непрерывную математическую модель деформируемого тела (2.1.18) - (2.1.20) к дискретной. Для этого необходимо предположить непрерывность искомого поля перемещений в дискретизованном на КЭ
деформируемом теле и ввести в рассмотрение глобальный (т.е. включающий в себя все
компоненты для всех узлов дискретной модели, которые предварительно необходимо пронумеровать) вектор узловых перемещений
и = {£/1г ,ихв ,и2г ,и2в д,1(, ,и„и0 (Г, (2.1.28)
где Nи - общее число узлов дискретной модели. При известном векторе и
соотношения (2.1.21) - (2.1.27) позволяют полностью определить поля перемещений и напряжений в рассматриваемой области /7. Аналогичные соотношения имеют место