Прочностной анализ штуцерных узлов на эллиптических днищах сосудов давления

• Автор: Сметанкин, Андрей Борисович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Классификация соединений
1.2. Обзор литературы
1.3. Выводы по разделу
2. Применение МКЭ в расчётном анализе пересекающихся оболочек
2.1. Основные соотношения МКЭ
2.2. Четырёхугольный оболочечный элемент
2.3. Геометрические соотношения для линии пересечения оболочек
2.3.1. Геометрические зависимости для координат на линии пересечения поверхностей оболочек
2.3.2. Преобразования координат
2.3.3. Геометрические соотношения для соединений оболочек с переходной секцией
2.4. Прикладная методика расчёта штуцерных узлов
2.5. Результаты методических исследований
2.5.1. Тестовые задачи
2.5.2. Сравнение расчётных и экспериментальных результатов
2.6. Выводы по разделу
3. Анализ напряжённого состояния штуцерных узлов
3.1. Основные геометрические параметры. Типовые виды нагружения
3.2. Действие внутреннего давления
3.2.1. Особенности напряжённого состояния в оболочках
3.2.2. Параметрический анализ
3.3. Действие внешних сил и моментов
3.3.1. Особенности напряжённого состояния
3.3.2. Результаты параметрического анализа

3.4. Температурное воздействие
3.5. Выводы по разделу
4. Штуцерные узлы с локальным укреплением
4.1. Соединения с пропущенным штуцером
4.2. Соединения с монолитным укреплением штуцера
4.3. Укреплённые соединения с накладным кольцом на днище
4.4. Соединения с торовой отбортовкой (вставкой)
4.5. Практические рекомендации
4.6. Прочностной анализ штуцерных узлов на эллиптических днищах реактора Р-
4.5.1. Расчетные штуцерные узлы
4.5.2. Проверочный расчет штуцерных узлов
4.5.3. Проверочный расчет укрепленных штуцерных узлов
4.7. Выводы по разделу
Основные выводы по работе
Список литературы
Приложение
Приложение

Введение
Актуальность темы. Сосуды давления широко применяются во многих отраслях промышленности. Прежде всего, это химическое, нефтехимическое и энергетическое машиностроение, газовая, нефтяная и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности, криогенная техника, автомобилестроение, авиакосмическая техника и другие технические отрасли.
Аппараты, работающие под действием внутреннего давления, характеризуются широким диапазоном изменения габаритных размеров, разнообразными режимами эксплуатации; для их производства используется различные конструкционные материалы, в том числе и композитные. Примерами таких технических объектов являются реакторы различного назначения, сосуды давления, теплообменное оборудование энергетических и нефтегазохимических установок, агрегатные аппараты высокого давления, аппараты химического производства, котлы и парогазогенераторы, емкости пищевой промышленности и т.д. (рис. 0.1).
Основными конструктивными частями любого сосуда давления являются корпус и днища. Сосуды давления могут иметь различную форму, однако чаще всего их корпус представляет собой цилиндрическую оболочку. Концевыми элементами корпуса являются днища, фланцы или горловины, которыми оканчивается цилиндрическая часть сосуда давления. На практике используются днища различной формы: эллиптические, сферические, полусферические, торосферические, конические отбортованные, конические неотбортованные. Наиболее широкое применение в сосудах давления нашли эллиптические и сферические днища. Причём, согласно современным правилам «... устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» [45], эти днища должны иметь высоту выпуклой части, измеренную по внутренней поверхности, не менее 0,2 внутреннего диаметра днища. Уменьшение величины высоты днища допускается только при согласовании с научно-исследовательской организацией, регламентирующей разработку сосудов давления.

вить её в виде двух частей
К; = К‘0) + К^. (2.31)
Матрица К*0) получена с учётом основной деформации оболочки (растяжения, изгиба, тангенциального сдвига и кручения). Матрица К*с) учитывает вклад только деформации поперечного сдвига. Для оболочек толстостенных и средней толщины при вычислении матрицы К^с) используется схема интегрирования (2x2) по двум точкам. Для тонкостенных оболочек (К/А > 20) можно применить схему «выборочного сокращённого интегрирования» (1x1) при получении только этой матрицы. Но в расчётах реализована такая схема вычисления матрицы жёсткости:
к;=к?>+&К«,
где для матрицы К^с) используется схема интегрирования (2x2), а с помощью коэффициента Д можно управлять свойствами матрицы жёсткости. Числовое значение регулирующего коэффициента зависит от параметра тонкостенности К/А оболочки. Расчёты показывают, что значение коэффициента можно принять в интервале Д. = 0,1 -т- 0,8 в зависимости от величины К/А.
При расчёте весьма тонкостенных оболочек (К/А > 50) в тех задачах, для которых сходимость численного решения сильно зависит от учёта перемещений как жёсткого целого, проведена дальнейшая модификация процедуры получения матрицы жёсткости. В этом случае ухудшение сходимости связано с повышенной жёсткостью элемента на мембранную деформацию. Поэтому матрицу жёсткости представим в виде трёх частей:
к;=к^+к^+к(ес),
где К(СЛ) - матрица жёсткости, связанная с деформациями растяжения и тангенциального сдвига; К^и) - матрица жёсткости, связанная с деформациями изгиба и кручения.
По аналогии с вычислением матрицы К'с) регулирование свойств матрицы