Определение ресурса безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением с дефектами швов приварки патрубков штуцеров

• Автор: Сабитов, Марат Хисматуллович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Обзор работ, посвященных оценке напряженно - деформированного состояния узлов врезки штуцеров в обечайках и днищах

1.1.1. Конструктивные решения по укреплению отверстий в обечайках и днищах сосудов

1.1.2. Обзор работ, посвященных методам расчета напряжений в узлах врезки штуцеров в обечайках и днищах
1.1.3. Обзор работ, посвященных оценке напряжений в узлах врезки штуцеров в обечайках и днищах методом конечных элементов

1.2. Обзор работ по оценке прочности сосудов при малоцикловых нагрузках

1.3. Обзор работ, посвященных влиянию дефектов сварки на прочность сосудов, работающих под давлением
1.4. Выводы к литературному обзору
ГЛАВА 2. Конечно - элементное моделирование упругопластического деформирования штуцерных узлов
2.1. Создание конечно - элементной модели исследуемого объекта
2.1.1. Выбор расчетной схемы и типа конечного элемента для упругого и упруго - пластического расчета
2.1.2. Задание свойств материала
2.1.3. Построение оболочечной модели исследуемого объекта
2.1.4. Задание граничных условий и нагрузок оболочечной модели
2.1.5. Получение решения для оболочечной модели
2.1.6. Построение подконструкции
2.1.7. Задание граничных условий и нагрузок подконструкции
2.1.8. Решение задачи для подконструкции
2.2. Расчетная процедура упруго - пластического анализа
2.3. Выбор расчетного конечного элемента и размеров сетки
2.3.1. Выбор оптимальных размеров сетки оболочечных элементов
2.3.2. Оценка точности модели с использованием твердотельных элементов в форме гексаэдров
2.4. Моделирование трещин и расчет параметров трещиностойкости
2.4.1. Определение коэффициентов интенсивности напряжений прямым методом
2.4.2. Определение /-интеграла и соответствующего ему коэффициента интенсивности напряжений
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. Анализ процесса упругопластического деформирования штуцерных узлов обечаек при статическом и циклическом нагружении внутренним давлением
3.1. Сравнительный анализ результатов расчетов НДС штуцерных узлов сосудов при статическом нагружении
3.2. Упругопластическое деформирование штуцерных узлов при повторных нагружениях внутренним давлением
3.3. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Оценка прочности и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением, в условиях малоциклового нагружения, с учетом наличия технологических и эксплуатационных дефектов в штуцерных узлах
4.1. Сравнительный анализ результатов расчета параметров трещиностойкости методом конечных элементов
4.1.1. Плоский прямоугольный образец с центральной трещиной для испытаний на осевое растяжение
4.1.2. Прямоугольный компактный образец с краевой трещиной для испытаний на внецентренное растяжение
4.1.3. Плоский прямоугольный образец с краевой трещиной для испытаний

на трехточечный изгиб
4.2. Выбор основных расчетных дефектов в штуцерных узлах и расчет параметров трещиностойкости
4.2.1. Анализ протяженных дефектов
4.2.2. Анализ локальных дефектов
4.3. Оценка остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением, на основании анализа напряженно - деформированного состояния штуцерных узлов с учетом расчетных дефектов
4.4. Оценка ресурса безопасной эксплуатации газосепараторов
4.5. Оценка ресурса безопасной эксплуатации пылеуловителей
4.6. Выводы к главе
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

где ёш - относительная интенсивность местной деформации; АК1е - относительный размах коэффициента интенсивности деформаций; Сг,Са,уа - эмпирические коэффициенты, определяемые испытанием серии образцов для данного материала.
Выражения для коэффициентов интенсивности деформаций в работе [38] получены с применением анализа напряженно - деформированного состояния в вершине трещины с позиций концентрации напряжений и деформаций, с использованием модифицированной формулы Нейбера.
Коэффициент интенсивности упруго - пластических деформаций при плоском напряженном состоянии в вершине трещины равен:
- при номинальных упругих деформациях:
~тг _ тгРке
” -К /
- при переходе в область номинальных упруго - пластических деформаций:

К =ёитКрке
ЛІЄ Л/
где К, - относительный коэффициент интенсивности условных упругих напряжений; Рке =[2-О,5(і-отХ1_5Гя)]/'0+/и); т ~ показатель степени упрочнения кривой а =ёт; а = а/сгТ, е=є/єт- относительные напряжения и деформации; ан-относительные номинальные растягивающие напряжения.
В работе [24] приведен анализ результатов экспериментальных исследований сопротивления развитию усталостной трещины сталей, используемых при изготовлении сосудов высокого давления. В работе приводятся базовые характеристики в форме констант С, п уравнения Пэриса и экспериментальные характеристики Са и уа кинетической кривой, в записи через коэффициент концентрации деформаций, при жестком малоцикловом нагружении для трех групп сталей и сварных швов различной структуры: малоуглеродистых ферритно - перлитных, низколегированных перлитных и хромникелевых аустенитных. В работе [24] также рассмотрено влияние характера нагружения, ряда технологических и эксплуатационных факторов на скорость развития усталостной трещины в энергетических сосудах, работающих под давлением.