Безопасная эксплуатация технических устройств с линзовыми компенсаторами

• Автор: Закиев, Фарит Кавиевич
• Шифр специальности: 05.26.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 158 с. : ил.

1.1 Классификация конструкций линзовых компенсаторов

1.2 Анализ существующих численных схем и методов расчета линзовых компенсаторов

1.3 Метод С. Н. Соколова для расчета линзовых компенсаторов.

1.4 Уточненная методика расчета линзовых компенсаторов по оболочечной теории.

1.5 Европейские и канадские нормативные документы по оценке прочности линзовых компенсаторов.

1.5.1.Нормы при анализе прочности линзовых компенсаторов.

1.5.2.Нормы США, Канада и С8 Франция

Щ 1.6 Метод конечных элементов.

1.7 Методы расчета циклической долговечности.

1.8 Выводы по литературному обзору.

ГЛАВА 2. Конечноэлементное моделирование упругого и упругопластического деформирования линзового компенсатора
на основе К К
2.1 Описание расчетной процедуры упругого деформирования линзового компенсатора в КК
2.2 Построение геометрической модели объекта исследований
2.2.1 Двумерная осесимметричная модель.
2.2.2 Трехмерная оболочечная модель
2.2.3 Трехмерная модель на основе твердотельных объемных элементов
2.3. Выбор расчетного конечного элемента и дискретизация
конструкции.
2.4. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Исследование НДС линзового компенсатора в области упругого и упругопластического деформирования
3.1. Анализ методик расчета на прочность существующих нормативных документов
3.2. Сравнение упругого и упругопластического расчета линзовых
компенсаторов в рамках КК АЫБУБ
3.3. Сравнение результатов упругопластического расчета линзовых компенсаторов с экспериментальными данными.
3.4. Расчет НДС линзовых компенсаторов при изгибе на основе оболочечной модели.
3.5. Расчет НДС линзовых компенсаторов на основе объемной модели.
3.6. Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Оценка статической прочности и циклической
долговечности линзового компенсатора в рамках КК
4.1 Оценка статической прочности и выбор коэффициентов запаса
4.2 Оценка циклической долговечности.
4.3.1 Результаты сравнения экспериментальных испытаний и расчетных данных по МЦУ для бесшовных компенсаторов.
4.3.2 Результаты сравнения экспериментальных испытаний и расчетных данных по МЦУ для компенсаторов со сварными швами.
4.4 Использование методики при проектировании сильфонного
уплотнения на газоперекачивающем агрегате НКСТ
4.5. Выводы по главе 4.
5. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ .
6. ЛИТЕРАТУРА .
7. ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
с внутренний диаметр линзы с наружный диаметр линзы
Ра,с
б толщина обечайки г радиус линзы компенсатора
И высота линзы
р расчетное избыточное давление
Рпрсд давление, при котором в линзе начинают интенсивно развиваться нестесненные деформации рпроа пробное давление
Р осевая сила
X перемещение торца линзового компенсатора
Бл упругопластическая деформация сС упругая деформация
р пластическая деформация
Д размах деформаций
у коэффициент поперечного сужения
Ст нормальное напряжение ат среднее напряжение в цикле
Одон допускаемое напряжение при расчетной температуре а1 минимальное значение временного сопротивления предела прочности при расчетной температуре
0о.2 минимальное значение предела текучести при расчетной температуре
Е модуль упругости
V коэффициент Пуассона
5 относительное удлинение
Ы число циклов нагружения до появления трещины в компенсаторе с дренажной трубкой г коэффициент асимметрии цикла
са коэффициент изгибной жесткости одной волны сильфона с коэффициент осевой жесткости одной волны сильфона
Яо средний радиус тора.
ВВЕДЕНИЕ


Разработаны процедуры решения задачи статической прочности в упругой и упругопластической постановке для линзового компенсатора в среде КК . Проведены численные исследования, позволяющие определить оптимальные параметры дискретизации и тип расчетного конечного элемента при упругом и упругопластическом деформировании линзового компенсатора. Показана достоверность результатов анализа НДС линзовых компенсаторов, полученных с использованием КК , путем сравнения с данными экспериментальных исследований. Предложена методика оценки статической прочности линзового компенсатора. Предложена методика расчета долговечности линзовых компенсаторов в циклах до разрушения. НДС, полученных по упругопластической модели. Достоверность результатов подтверждена сопоставлением полученных расчетных данных с результатами экспериментального исследования. Предложены методики оценки статической и малоцикловой прочности на основе параметров НДС, полученных по упругопластической модели. Госгортехнадзору РФ. Реализация результатов работы. Основные научные положения и результаты исследований использованы при оценке остаточного ресурса оборудования на ОЛО Казаньоргсинтез. Результаты работы так же были использованы при проектировании сильфонного компенсатора для уплотнения стыка между газогенератором ГГ и свободной турбиной С Г газоперекачивающего агрегата ГА НКСТ. НДС компенсаторов с локальными дефектами и конструктивными особенностями. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Научной сессии КГТУ г. Казань, , на XIII и XIV Всероссийских межвузовских научнотехнических конференциях Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Кзань, , на Всероссийской научной конференции Тепло и массообмен в химической технологии. ТМОХТ г. Казань, , на 4ой Международной конференции Научнотехнические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения г. СанктПетсрбург, , на 7ом Международном конгрессе двигателестроителей п. РыбачьеКрымУкраина, , а также в ряде организаций, проявивших интерес к результатам работы КГТУ им. Туполева г. Казань, ОАО НИИХиммаш г. Москва и др. Публикации. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 2 наименования, и приложений. Основная часть работы изложена на 1 страницах машинописного текста. Работа содержит рисунок и таблиц. ГЛАВА 1. Существует довольно большое количество разнообразных конструктивных видов компенсаторов, основанных на принципе упругого деформирования. Их разнообразие определяется, прежде всего, требуемым рабочим давлением, технологией изготовления, а также существующими традициями использования компенсаторов в технических устройствах. Линзовые с плоской кольцевой пластиной рис. Линзовые без кольцевой пластины рис. Тороконические рис. Волнистые или образные рис. Омегообразные или тороидальные рис. Трубчатые рис. Пластинчатые с искривленной кольцевой пластиной рис. Пластинчатые с плоской кольцевой пластиной рис. Линзовые или волнистые компенсаторы с усиливающими кольцами рис. Линзовые или волнистые компенсаторы с усиливающими накладными кольцами рис. В литературе применяются и другие наименования компенсаторов, но здесь будем придерживаться вышеуказанной терминологии, как более распространенной ,, 2. Среди рассмотренных конструкций линзовые компенсаторы являются наиболее распространенным видом гибких элементов технических устройств. Компенсаторы с гибким элементом линзового типа воспринимают перемещения системы за счет изменения длины гибкой части и искривления оси в результате деформации профиля гофров. Рис. В соответствии с этой классификацией в компенсаторах появляются следующие силовые факторы рис. Р внутреннее давление. Рис. Как уже было отмечено, основное предназначение линзовых компенсаторов компенсация температурных деформаций трубопроводов и обечаек аппаратов. Они представляют собой гибкую вставку в трубопровод или аппарат, образованную кольцевыми пластинками и элементами торовой оболочки рис. В настоящей работе будут рассмотрены линзовые компенсаторы с плоской кольцевой пластиной без усиливающих колец. Рис.