|
Штуцер-МКЭ 3.5. Руководство пользователя | |
Для вычисления эквивалентных напряжений используется энергетическая теория прочности (критерий Мизеса), которые вычисляются по формуле (5.1) [10]:
$$ \displaystyle\sigma_e = \frac{\displaystyle 1}{\displaystyle \sqrt{2}} \sqrt{(\sigma_1-\sigma_2)^2+(\sigma_1-\sigma_3)^2+(\sigma_2-\sigma_3)^2}, $$где σ1, σ2, σ3 - главные напряжения в рассматриваемой точке.
Используются для проверок общих мембранных напряжений $P_m$ [рис. 5.1, 10]. Они определенны в таблицах 5A и 5B согласно [7]. Таблица 5A обеспечивает значения для черных металлов, а таблица 5B для цветных металлов. Когда значение для заданного материала присутствует в таблицах 5A и 5B, то программа принимает его как:
$$ S = S_{tab}. $$Если допускаемые напряжения отсутствуют в таблицах 5A и 5B [7] для заданного материала, то они принимаются в соответствии с таблицей 10-100 основного приложения 10 [7], которая показана ниже в таблице 5.11.
| Таблица 5.11. Допускаемые напряжения для таблиц 5A и 5B | ||||||
| Изделие/Материал | Температура ниже температуры сборки | Температура сборки и выше | ||||
| Предел прочности | Предел текучести | Предел прочности | Предел текучести | Предел длительной прочности | Предел ползучести | |
| Все кованные, литые черные и цветные сплавы, за исключением аустенитных сталей, сплавов из никеля, меди и кобальта у которых Sy/ST < 0.625 | $\frac{\displaystyle S_T}{\displaystyle 2.4}$ | $\frac{\displaystyle S_y}{\displaystyle 1.5}$ | $\frac{\displaystyle S_T}{\displaystyle 2.4}$ | $\frac{\displaystyle R_y S_y}{\displaystyle 1.5}$ | $\min\left(F_{avg}S_{R avg}, 0.8S_{R min}\right)$ | $1.0 S_{C avg}$ |
| Все кованные, литые аустенитные стали, сплавы из никеля, меди и кобальта, у которых Sy/ST < 0.625 | $\frac{\displaystyle S_T}{\displaystyle 2.4}$ | $\frac{\displaystyle S_y}{\displaystyle 1.5}$ | $\frac{\displaystyle S_T}{\displaystyle 2.4}$ | $\min\left(\frac{\displaystyle S_y}{\displaystyle 1.5}, \frac{\displaystyle 0.9 R_y S_y}{\displaystyle 1.0}\right)$ | $\min\left(F_{avg}S_{R avg}, 0.8S_{R min}\right)$ | $1.0 S_{C avg}$ |
Обозначения, использованные в таблице 5.11, показаны ниже:
| Favg | = | множитель, применяемый к среднему значению длительной прочности в 100 000 ч. При температуре не превышающей 815°C, Favg=0.67. |
| Ry | = | отношение предела текучести при заданной температуре к пределу текучести при температуре сборки. |
| SC avg | = | среднее напряжение для обеспечения скорости ползучести 0.01%/1 000 h. |
| SR avg | = | средний предел длительной прочности за 100 000 ч. |
| SR min | = | минимальный предел длительной прочности за 100 000 h. |
| ST | = | минимальный предел прочности при температуре сборки. |
| Sy | = | минимальный предел текучести при температуре сборки. |
Допускаемое напряжение SPL используется для проверки местных мембранных напряжений $P_L$ or $P_L+P_b$. Более подробная информация приведена на рис. 5.1 [10]. Это предельное значение вычисляется следующим образом:
$$ S_{PL} = \left\{ \begin{array}{ll} 1.5S, & S_y/S_T \gt 0.7\quad or\quad T \ge T_{creep}, \\ \max\left(1.5S, S_y\right), & otherwise, \end{array} \right. $$где Tcreep - температура, при превышении которой необходимо учитывать ползучесть и длительную прочность материала.
Допускаемое напряжение SPS используется для проверки вторичных напряжений ($P_L+P_b+Q$). Более подробная информация приведена на рис. 5.1 [10]. Это предельное значение вычисляется следующим образом:
$$ S_{PS} = \left\{ \begin{array}{ll} 1.5\left[S(T_{min})+S(T_{max})\right], & S_y/S_T \gt 0.7\quad or\quad T \ge T_{creep}, \\ \max\left\{1.5\left[S(T_{min})+S(T_{max})\right], S_y(T_{min})+S_y(T_{max})\right\}, & otherwise, \end{array} \right. $$где Tmin - наименьшая температура в течение цикла, Tmax - наибольшая температура в течение цикла.
Допускаемая амплитуда напряжений Sa принимается в соответствии с разделом 5.5.3 [10] и вычисляется на основе кривых усталости согласно приложению 3-F [10].
Условия прочности для общих мембранных напряжений $P_m$ приведены ниже [p. 4.1.6.2, 10]:
$$ P_m \le \beta_{T} S_y. $$Мембранные и изгибные напряжения $P_m+P_b$ проверяются следующим образом [p. 4.1.6.2, 10]:
$$ P_m+P_b \le \left\{ \begin{array}{ll} \gamma_{min}S_y, & P_m \le S_y/1.5, \\ \left(\displaystyle\frac{1-\gamma_{min}}{\beta_T-1/1.5}\right)P_m- \left(\displaystyle\frac{1-\gamma_{min}}{\beta_T-1/1.5}\beta_T-1\right)S_y, & S_y/1.5 \lt P_m \le \beta_T S_y, \end{array} \right. $$где $\beta_{T}$, $\gamma_{min}$ - коэффициенты, приведенные в таблице 4.1.3 [10].
Штуцер-МКЭ осуществляет расчет на прочность для всех загружений заданных пользователем. Таблица 5.12 обобщает проверки, которые основаны на таблице 5.3 [10]. Кратковременные нагрузки должны быть включены как в расчетные, так и в рабочие комбинации нагрузок с соответствующим коэффициентом сочетаний согласно таблице 5.3 [10].
| Таблица 5.12. Критерии условий прочности | ||||||
| Загружение | Условие прочности | Описание | ||||
| $WGT$ | N/A | Только постоянные нагрузки на штуцер\опору. Используется в расчетных и рабочих комбинациях нагрузок, для того чтобы вычислить амплитуду напряжений. | ||||
| $T$ | N/A | Используется в рабочих комбинациях нагрузок, для того чтобы вычислить температурные деформации при расчете допускаемых нагрузок. | ||||
| $P+P_s$ | $P_m \le S$ | Расчет только от давления, включая гидростатическое.
Используется в расчетных комбинациях нагрузок,
для того чтобы оценить общие мембранные напряжения. Область узла врезки при этом игнорируется. | ||||
| $P_L \le S_{PL}$ | Используется для того чтобы оценить локальные мембранные напряжения. | |||||
| $P_d+P_s+WGT$ | $P_L+P_b \le S_{PL}$ | Расчет только от давления и постоянных нагрузок. Используется в расчетных и рабочих комбинациях нагрузок, для того чтобы оценить местные мембранные и изгибные напряжения. | ||||
| $\sigma_1+\sigma_2+\sigma_3 \le 4S$ | Используется в расчетных комбинациях нагрузок, для того чтобы обеспечить защиту от локального разружения на основе результатов в упругой постановки. Если установлен соответствующий флаг, то данная проверка проводиться и для рабочих условий. | |||||
| $P+P_s+DSG$ | $P_L+P_b \le S_{PL}$ | Используется в расчетных комбинациях нагрузок. Обеспечивает защиту от возникновения пластического шарнира. | ||||
| $P_L+P_b+Q \le S_{PS}$ | Если установлен соответствующий флаг, то данная проверка проводиться и для расчетных условий. | |||||
| $P+P_s+OPE$, $P+P_s+OPE+T$ |
$P_L+P_b+Q \le S_{PS}$ | Используется в рабочих комбинациях нагрузок с учетом температурных деформаций. | ||||
| $P+P_s+OPE-WGT$, $P+P_s+OPE-WGT+T$ |
$P_L+P_b+Q+F \le 2S_{a}(N)$, $N \le [N](S_{alt})$ |
Загружение для расчета амплитуды напряжений для рабочих комбинаций нагрузок. Обеспечивает расчет усталостной прочности на основе кривой усталости для обработанных сварных швов и определенного пользователем коэффициента учета пиковых напряжений $K_f$. Оценка проводится в соответствии с разделом 5.5.3 [10]. | ||||
| $\Delta S_{ess} \le [\Delta S]$, $N \le [N](\Delta S_{ess})$ |
Обеспечивает расчет усталостной прочности на основе кривой усталости для не обработанных сварных швов и и основанного на вычислении амплитуды эквивалентных структурных напряжений. Этот метод рекомендуется для оценки сварных соединений, которые не были отшлифованы до получения гладкого профиля сварного шва. Оценка проводится в соответствии с разделом 5.5.5 [10]. | |||||
Штуцер-МКЭ 3.5. Руководство пользователя
Copyright © 2003-2025, НТП Трубопровод