Обзор ШТУЦЕР-МКЭ

Первая специализированная отечественная программа для расчета прочности и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом), мест врезок в трубопроводы, а также конических переходов и днищ с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

Обзор

При определении прочности и жесткости узла врезки МКЭ получил широкое распространение. Созданная программа, в отличие от универсальных конечно-элементных программ (ANSYS, NASTRAN, COSMOS и др.), не требует специальной подготовки пользователя и значительных временных затрат. Создание конечно-элементной разбивки и оценка полученных результатов напряженно-деформированного состояния (НДС) зоны врезки производится автоматически.

Расчет НДС выполняется как для радиальных, так и для косых врезок в цилиндрические и конические обечайки, эллиптические, сферические и плоские днища, а также трубопроводы. Расчет с помощью МКЭ позволяет значительно расширить область применения и точность решения задачи.

Точность расчетов на прочность сосудов, аппаратов и трубопроводов в месте соединения в значительной степени определяется учетом жесткости (податливости) врезки. Как правило, при расчетах на прочность трубопроводных систем соединение трубопровода и сосуда (аппарата) заменяется мертвой опорой, что приводит к получению завышенных усилий и напряжений в узле соединения.

Возможности

определение мембранных, изгибных и общих напряжений в местах врезки штуцеров (в том числе наклонных) в цилиндрические и конические обечайки, в выпуклые и плоские днища, в трубопроводы от действия внешних нагрузок и давления;
определение допускаемых мембранных и общих напряжений (ПНАЭ, ГОСТ, ASME, EN, JB);
выводы о выполнении условий прочности в виде подробного отчета по основным международным стандартам;
определение допускаемых нагрузок на штуцера;
определение жесткости (податливости) узла врезки;
расчет коэффициентов интенсификации напряжений (SIF);
расчет укрепления отверстия от действия давления;
расчет прочность врезки, работающей в коррозионно-активной сероводородсодержащей среде;
расчет на прочность при малоцикловой нагрузки;
расчет прочности и жесткости по WRC 537(107,297).

Нормы

Допускаемый уровень напряжений определяется согласно нормативным документам: (ПНАЭ Г-7-002-86, ГОСТ 34233.1-2017, ASME VIII div. 1 и 2, EN 13445-3, JB 4732-1995).

Кроме расчета по МКЭ в программе имеется возможность расчета жесткости и напряженного состояния узлов врезки штуцеров с использованием зависимости безразмерных относительных параметров перемещений и напряжений от геометрических характеристик элементов врезки в соответствии с распространенными методиками, описанными в WRC537-2010 (Бюллетени американского Совета по исследованиям в области сварки №107, №297, №537 «Местные напряжения в сферических и цилиндрических корпусах, вызываемые внешними нагрузками») и BS5500-76 (Британский стандарт).

Интеграция

Модель программы «Штуцер-МКЭ» может быть создана и передана из программы «ПАССАТ».

Специально для программы Старт-Проф разработан модуль «Старт-Штуцер-МКЭ» для расчета врезок (тройников и штуцеров), который вызывается непосредственно из программы «Старт».