Штуцер-МКЭ 3.5. Руководство пользователя

1. Общие сведения

1.1. Назначение программы

Программа Штуцер-МКЭ предназначена для расчета прочности и жесткости узлов врезки штуцера или опоры с сосудом, аппаратом или резервуаром, а также места соединения ответвления с трубопроводом с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

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 модели 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, а также эллиптические, сферические, плоские днища и трубопровод (магистраль). Расчет с помощью МКЭ позволяет значительно расширить область применения и точность решения задачи.

Точность расчетов на прочность сосудов, аппаратов и трубопровод 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.

При расчетах вертикальных сосудов и аппаратов (в том числе колонного типа) закрепление обечайки производится в месте крепления опор. При этом верхняя часть обечайки не закрепляется, что приводит к учету дополнительной податливости врезки.

Для расчёта врезки штуцера в днище горизонтального аппарата рекомендуется использовать модель днища с цилиндрическим участком, который, как правило, моделируется до ближайшего закрепления либо усиления обечайки.

Кроме расчета по МКЭ в программе имеется возможность расчета жесткости и напряженного состояния узлов врезки штуцеров с использованием коэффициентов интенсификации напряжений на основании [14-18] (WRC107/297/537, BS5500). Допустимый уровень напряжений регламентируется нормативными документами [1, 6, 9-13].

Дана возможность оценки прочности и устойчивости как элемента, в который врезается штуцер, так и расчет укрепления отверстия под действием только давления по нормативным документам [2] и [3] соответственно.

Программа позволяет рассчитывать прочность врезки, конических переходов и днищ, работающих в коррозионно-активной сероводородсодержащей среде с учетом нормативного документа [5], а также при воздействии малоцикловых нагрузок по [4].

Результатом работы программы является заключение о прочности узла врезки при заданных нагрузках, а так же таблиц жесткостей и допускаемых нагрузок, действующих на штуцер.

Программа рекомендуется для использования при проектировании и проведении поверочных расчетов в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.