Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВНУТРЕННЕЙ СТЕНКИ ТОЛСТОСТЕННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ НА ЕГО РЕСУРС

Сидоров А.М.
Толстостенные сосуды и аппараты широко применяются в химической, нефтехимической и в смежных отраслях промышленности. Во время эксплуатации они подвержены воздействиям сложного комплекса нагружения, который состоит из внутреннего и внешнего давления, осевого усилия и температурного поля. Для обеспечения безопасности химико-технологических систем необходимо располагать достоверной информацией о текущем состоянии и остаточном ресурсе оборудования.

Данная работа посвящена проведению численного анализа по исследованию влияния температуры внутренней стенки толстостенного элемента конструкции на несущую способность и ресурс этого элемента. Исследования проводились с помощью программного комплекса «HighPress». Этот комплекс позволяет выполнять компьютерный анализ несущей способности толстостенных цилиндрических элементов конструкции при различных программах нагружения, прогнозировать долговечность изделий в условиях нестационарного силового и температурного воздействия, своевременно выявлять возникновение критических ситуаций, осуществлять мониторинг остаточного ресурса оборудования в режиме реального времени. В первую очередь этот комплекс направлен на мониторинг состояния аппаратов и исследования, связанные с малоцикловой усталостной прочностью толстостенных цилиндрических элементов конструкций.

Исследования проводились для конструкций с различными геометрическими параметрами, изготовленных из сталей: Ст3, 30ХНМ, Х18Н10Т и 15Х2МФА. В процессе численных экспериментов было получено большое количество экспериментальных данных и сделаны выводы.

Полученные результаты проиллюстрированы на примере конструкции со следующими параметрами: Внутренний диаметр - 200 мм, внешний диаметр - 600 мм, материал - 15Х2МФА. При проведении исследования элемент был дополнительно подвержен постоянному внутреннему давлению, равному 100 МПа. Внешняя температура и внешнее давление равнялись 0. Значение внутренней температуры изменялось от 0 до 120 °С с шагом в 5 °С.

За основной критерий надежности элемента конструкции в программном комплексе «HighPress» принята величина дефекта, которая вычисляется по предложенной в методе и алгоритме комплекса методике. Оценка по дефекту подразумевает под собой вычисление количества циклов нагружения, подобных заданному, которое может выдержать конструкция. Она осуществляется по отдельно предложенному методу, основанному на многочисленных экспериментальных данных.

По результатам численных расчетов было выявлено, что для заданного аппарата температура внутренней стенки (Твн), равная 60 °С (±5 °С), является наиболее безопасной: при такой температуре внутренней стенки дефект в элементе минимальный. Также было выявлено, что при появлении в конструкции упругопластических зон (примерно при Твн = 114 °С), резко увеличивалось значение дефекта, что было довольно предсказуемо.

Использование комплекса «HighPress» полностью оправдывает себя при решении реальных задач исследования толстостенных элементов конструкций.


Библиографическая ссылка

Сидоров А.М. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВНУТРЕННЕЙ СТЕНКИ ТОЛСТОСТЕННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ НА ЕГО РЕСУРС // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 5. – С. 102-103;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=22982 (дата обращения: 25.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074