Анализ сходимости численного решения МКЭ для задачи динамического нагружения трубопроводов

Другое » Разработка новой конструкции крепления трубопроводов гидросистемы управления горизонтальным оперением » Анализ сходимости численного решения МКЭ для задачи динамического нагружения трубопроводов

Страница 1

Моделирование сборных конструкций средствами метода КЭ анализа неизбежно приводит к использованию контактных элементов, требующих итеративного решения. При решении динамической задачи такие приближения происходят на каждом временном шаге решения. В работе решение задачи о динамике роторов турбомашин производилось на предельно низком количестве КЭ, однако занимало до 60 часов машинного времени. Решение контактной задачи динамики трубопроводов потребует на порядки большее количество КЭ в связи с наличием тонкостенных и протяженных конструкций.

Таким образом, становится актуальным вопрос о возможности создания методики решения контактной задачи динамики трубопроводных систем, позволяющей снизить ресурсоемкость модели при достижении достаточной степени ее адекватности.

Рассматривается задача определения НДС трубопровода при сейсмическом нагружении участка трубопровода, установленного в колодки в динамической постановке. Решение поставленной задачи в рамках данной работы связано, в первую очередь, с верификацией КЭ модели посредством изменения параметров контактов между ее элементами. Определение степени адекватности решения статической и динамической задач средствами МКЭ для полученной КЭ модели относительно аналитических решений.

Модель представляет собой балку круглого сечения, расположенную на шарнирных опорах (рис. 2.12). Балка нагружена распределенной силой q, действующей по всей длине трубы. КЭ-модель представляет собой сборную конструкцию из трех деталей, построенных посредством гекса-элементов, соединенную элементами типа spring, заменяющих прокладку между трубопроводом и колодкой.

Spring элементы используются в качестве аналога контактных КЭ для решения динамической задачи МКЭ, так как, решение динамической задачи не потребует дополнительных итераций в каждом шаге решения, как в случае с элементами типа gap, а значит, окажется менее ресурсоемким.

Рисунок 2.12 – КЭ-модель трубопровода

Модель силового воздействия в КЭ-модели реализована путем применения ударного взаимодействия с помощью разгона и остановки опор расчетной системы в заданном интервале расстояний и скоростей, согласно графикам на рисунках 2.12 и 2.14. Начальные параметры жесткости контакта принимаются в соответствии с численным экспериментом.

Рисунок 2.13-Скорость перемещения опор

Рисунок 2.14 – Ускорение опор

Реализуя параметры аналитического решения с заданным шарнирным опиранием балки, приводим статическую модель с контактами на элементах типа gap по значению прогиба балки в соответствие с аналитической моделью путем изменения параметра жесткости контактных элементов. Нагрузка q при этом принимается равной силе инерции для динамической модели, вызванной фактором скорости смещения опор (табл. 2.1, рис. 2.12).

Таблица 2.3 – Исходные данные

Свойства материала конструкции элементов трубопровода

Геометрические параметры

Силовые факторы

Марка материала

E, Па

Gв,МПа

Nu

m,кг

L, мм

D,мм

d, мм

, м4

a, м/с2

q, кН/м

Труба

12Х18Н9Т

2.5•105

680

0.3

0.111

222

16

13

1.815е-9

10

1.1

Прокладка

НТА 1079

Жесткость [Н/м] подбирается экспериментально

Толщина прокладки 0.5 мм

Вкладыш

Д 16

1.3

250

0.3

Не оценивается

Согласно ОСТ 1 13263-78

Страницы: 1 2 3

Другие публикации:

Определение контингента рабочих
Режим работы предприятия определяется количеством рабочих дней в году, продолжительностью рабочей смены в часах и числом смен, зависит от годового объема работ, типа предприятия и равномерности загрузки его в течение года. Продолжительность работы смены определяется в соответствии с трудовым законо ...

Выбор и обоснование принимаемых исходных данных и нормативов
Одно из важнейших условий разработки курсового проекта является правильный выбор основных данных и нормативов, определяющих значения, результаты расчетов. Одно из важнейших условий разработки курсового проекта является правильный выбор основных данных и нормативов, определяющих значения, результаты ...

Сборка и проверка рессор после ремонта
Отремонтированные и вновь изготовленные листы поступают на сборку. Перед сборкой рессорные листы должны быть смазаны графитовой смазкой. Собранные рессоры подвергаются испытанию на специальном стенде, показанном на рисунке 2. Основой стенда служит рама 1 сварной конструкции. Нагрузка на рессоры соз ...

Актуальное на ссайте

Copyright © 2020 - All Rights Reserved - www.trmotion.ru