Безопасная эксплуатация сосудов с вмятинами в узлах пересечения патрубков и днищ

• Автор: Галявиев, Шамиль Шайхиевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 157 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Обзор работ, посвящнных оценке напряженнодеформированного состояния неукреплнных узлов пересечения оболочек.,.
1.2. Численные и экспериментальные исследования напряженнодеформированного состояния оболочек с вмятинами

2.3. Методы оценки несущей способности оболочек с локальными искажениями геометрии.

2.4. Выводы по литературному обзору

ГЛАВА 2. Конечноэлементное моделирование в КК А1I упругопластического деформирования сосудов с локальными искажениями формы в неукреплнных узлах пересечения оболочек
2.1. Построение двумерной и трхмерной геометрической модели исследуемого объекта в среде КК .
2.2. Расчетная процедура упругого и упругопластического деформирования узла сопряжения патрубка с днищем в среде КК АНБУБ.
2.3. Выбор расчетного конечного элемента и схем дискретизации конструкции в задачах упругого анализа.
2.4. Выбор расчетной схемы в задачах упругопластического анализа.
2.5. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Анализ процесса развития пластических деформаций в оболочке в условиях, близких к е предельному состоянию
3.1. Разработка метода анализа НДС оболочечных конструкций в условиях, близких к е предельному состоянию.
3.2. Оценка величины предельной нагрузки оболочек при осесимметричном нагружении.
3.3. Методика определения верхней оценки предельной нагрузки оболочек
при осесимметричном нагружении.
3.5. Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Исследование НДС сосудов с искажениями формы в
неукреплнных штуцерных узлах
4.1. Оценка возможности использования КК АИБУБ для анализа НДС пересекающихся оболочек с вмятинами
4.2. Влияния параметров дефекта и геометрии оболочек на НДС узла их сопряжения.
4.3. Аппроксимация коэффициента концентрации напряжений в штуцерных узлах с вмятинами.
4.4. Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Основные научные положения и результаты исследований использованы при оценке остаточного ресурса оборудования ОАО «Нижнекамскнефтехим», НПО «Казанский завод СК», ОАО «Казаньоргсинтез» и т. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Научной сессии КГТУ (Казань, -) , на XIII и XIV Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Автор выражает благодарность кандидату технических паук Зайнуллину Р. Х., который являлся консультантом по вопросам оценки ресурса безопасной эксплуатации сосудов, на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России. ТМОХТ-» (Казань, ), а также в ряде организаций, проявивших интерес к результатам работы: КРУ (г. Казань), УГНТУ (г. Уфа), ОАО «НИИХиммаш» (г. Москва) и др. Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ и тезисов докладов. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 7 наименований, и приложений. Основная часть работы изложена на 0 страницах машинописного текста. Работа содержит рисунков и таблиц. ГЛАВА 1. Как известно [1,4,5,7,8,,,,1], в узлах сопряжения патрубка с цилиндрической, торосферической или эллиптической оболочкой возникают краевые нагрузки (изгибающие моменты и поперечные силы), вызывающие сложное трехмерное напряженное состояние материала конструкции с высоким уровнем концентрации напряжений, которые, однако, по мере удаления от места сопряжения быстро затухают до уровня номинальных напряжений. Наличие краевых нагрузок сильно усложняет задачу аналитического анализа НДС узлов сопряжения оболочек. Аналитические методы расчета пересекающихся оболочек развивались параллельно с развитием теории оболочек: на каждом этапе их развития большая роль отводилась (и отводится по сегодняшний день) результатам, полученным опытным путем. Большинство имеющихся на сегодняшний день аналитических методов расчета напряжений в области пересечения тонкостенных оболочек получены с использованием линейной моментной теории оболочек [,,,5,8,9,4-7]. Эта теория считает, что напряжения в конструкции не превосходят предела упругости, материал оболочки при нагружении подчиняется закону Гука, перемещения точек оболочки значительно меньше ее толщины, а нормальными к срединной поверхности оболочки напряжениями можно пренебречь в виду их малости. Такие условия обуславливают геометрическую и физическую линейность используемой теории. Математически точные решения уравнений моментной теории оказались мало пригодными для практических расчетов. Строгие решения уравнений моментной теории во всех случаях, когда они были найдены, подтвердили, что краевые силы и моменты быстро затухают и имеют влияние лишь в точках, весьма близких к сопряжению, а вызываемые краевыми силами напряжения имеют затухающий волнообразный характер. В этом случае число к весьма значительно, так как затухание должно быть быстрым. Вследствие этого слагаемые основных уравнений, в которые входит первая производная, содержащая к множителем, велики по сравнению со слагаемыми, содержащими саму функцию. Вторая же производная, имеющая множителем к2 велика по сравнению с функцией и с первой производной. Поэтому в системе однородных дифференциальных уравнений отбрасываются члены, содержащие функцию, и ее первую производную. Осуществление этой идеи дало весьма благоприятные результаты. Решения для ряда краевых задач, считающиеся классическими, привел В. В. Новожилов в своей монографии []. Было установлено, что НДС в области сопряжения качественно близко к НДС соответствующих осесимметричных оболочек. Рис. В.В. Новожилова 9]. Экспериментально установлено, что если патрубок с цилиндрической оболочкой пересекаются под прямым углом, то максимальные напряжения возникают в плоскости, проходящей через оси вращения патрубка и обечайки. Кроме того, из анализа распределения напряжений при различных значениях угла со (рис. Эго свидетельствует о наличии в указанных областях напряженно-деформированного состояния, качественно близкого к напряженно-деформированному состоянию соответствующих осесимметричных оболочек, для которых все эпюры слились бы в одну кривую.