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:

Расчет численности водителей
Численность водителей определяется из выражений , (2.33) , (2.34) где – продолжительность работы автомобиля на линии в течение суток, ч; – количество дней работы парка в году. Принято: =9,5, =365, =180, =0,955, =2070 ч, =1820 ч, Тогда: =9,5*365*180*0,955/2070=287,95 чел.; =9,5*365*180*0,955/1820=32 ...

Характеристика ТНВД
Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи к форсункам двигателя в определенные моменты времени дозированных порций топлива под высоким давлением. В корпусе 1 (рис. 8) установлены восемь секций. Каждая состоит из корпуса 17, втулки 16 плунжера, плунжера 11, поворотной втулки 1 ...

Проектирование малых водопропускных сооружений
Проектирование водопропускных труб включает в себя следующие виды работ: - расчет максимальных расходов ливневого и снегового стоков; - гидравлический расчет отверстий труб с определением величины подпора перед трубой и скорости воды в сжатом сечении трубы; - определение минимальной высоты насыпи у ...

Актуальное на ссайте

Copyright © 2021 - All Rights Reserved - www.trmotion.ru