Штуцер-МКЭ

Программа «Штуцер-МКЭ» предназначена для конечно-элементного расчета прочности и жесткости элементов сосудов и трубопроводов.

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 для радиальных и косых врезок в цилиндрические и конические обечайки, выпуклые, конические и плоские днища, прямоугольные пластины. Позволяет выполнять расчет НДС врезок в трубопроводы (тройники) и их элементы (отводы, конические переходы), а также врезок опор в аппараты колонного типа (юбочные опоры) и подпятники отводов. 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, которая определяется программой Штуцер-МКЭ. 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 допускаемых напряжений для различных режимов в соответствии с заданным нормативным документом (ГОСТ, ПНАЭ, ASME, EN, JB)

Определение напряженно-деформированного состояния в местах врезки штуцеров от действия внешних нагрузок, давления и температурного расширения

Выводы о выполнении условий прочности в виде подробного отчета по основным международным стандартам (HTML, RTF)

Расчет на прочность при действии циклической нагрузки по ASME и ГОСТ

Определение допускаемых нагрузок на штуцера

Расчет коэффициентов интенсификации напряжений (SIF)

Определение жесткости (податливости), коэффициентов гибкости узла врезки

Расчет овальных врезок

Расчет нескольких вариантов нагружений заданных пользователем

Расчет c учетом температурных деформаций

Программный комплекс Штуцер-МКЭ позволяет учитывать температурные деформации материалов компонент, из которых состоит сосуд или аппарат. Это позволяет учесть расширение (деформации) материалов компонент под действием температуры, а также дополнительные напряжения, возникающие при стесненных температурных деформациях (разные коэффициенты линейного расширения, разные температуры и т.п.).

Расчет под действием гидростатического давления

Расчет отвода (изгиба) с подпятником

Расчет врезки опоры колонного аппарата

Расчет врезки в прямоугольную стенку

Расчет прочность врезки, работающей в коррозионно-активной сероводородсодержащей среде (ГОСТ)

Расчет прочности и жесткости по WRC 537(107,297)

Расчет укрепления отверстия от действия давления (ГОСТ)

Нормы

Анализ методом конечных элементов (МКЭ) проводит оценки прочности согласно нормативным документам:

• ГОСТ 34233.1-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
• ГОСТ 34233.6-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках.
• ГОСТ 34233.10-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами.
• ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. –М.: Энергоатомиздат, 1989.
• ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Part D. Properties. Section II, Materials - 2019.
• ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Rules for Construction of Pressure Vessels. Section VIII, Division 1 – 2019.
• ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Rules for Construction of Pressure Vessels. Section VIII, Division 2 – 2019.
• EN 13445-3. European Standard. Unfired pressure vessels – Part 3. Issue 1 (2002-05).
• JB 4732-1995-EN. Professional Standard of the People's Republic of China – 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 WRC 537.

Штуцер-МКЭ дополнительно позволяет проводить расчеты элементов сосудов и врезок по методикам, описанным в следующих документах:

• ГОСТ 34233.2-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек.
• ГОСТ 34233.3-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер.
• WRC-537 Welding Research Council. Bulletin. "Precision Equations and Enhanced diagrams for Local Stresses in Spherical and Cylindrical Shells due to External Loadings for implementation of WRC Bulletin 107". 2013.

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».

Базы данных материалов

Содержит физические и механические свойства материалов элементов оборудования на основе российских и зарубежных норм.