Delist.ru

Характерные особенности расчетного обоснования прочности (05.09.2007)

Автор: Сергеева Людмила Васильевна

Наконец, для тестирования программы расчетные данные сравнивались с экспериментальными данными, которые представлены как результаты исследования напряженно-деформированного состояния тройниковых соединений, полученных для пересечения двух цилиндрических оболочек равного диаметра (2R =2r) и имеющих толщину (H= h). Два патрубка нагружены изгибающим моментом M, действующим в плоскости тройника. Момент действует так, что максимальными являются растягивающие напряжения.

Р и с. 2. Пример конечно-элементного разбиения пластинки в тесте

на изгиб (а) и перемещения пластины под действием распределенной нагрузки (б):-------теоретическое решение; ———————конечно-элементный расчет.

Р и с. 3. Сравнение результатов расчета для зоны патрубков, полученных по разработанной конечно-элементной программе (-------) и в работе Бреббия и др. (см. /30/) ( ______).

Экспериментальные исследования проводились поляризационно-оптическим методом, с “замораживанием” деформаций на моделях, выполненных из оптически чувствительного материала.

Пример результатов расчета напряженного состояния представлен на рис. 4, они не отличаются от экспериментальных данных более чем на 3.8%.

Проведены расчеты на прочность тройниковых соединений равнопроходного и неравнопроходного сечения. Рассматривались варианты нагружения давлением и моментной нагрузкой (симметричный и несимметричный случаи). Исследовано влияние тонкостенности и радиуса галтели на напряженное состояние тройниковых соединений.

Была использована теория течения.

Рис. 4. Пример результатов расчета напряженного состояния для зоны патрубков.

Деформации зоны патрубков при нагружении моментами.

Весьма актуальной проблемой энергетики сегодня является эрозионно-коррозионный износ.

На АЭС с ВВЭР эрозионно-коррозионному износу подвержены трубопроводы второго контура, работающие в однофазных (конденсато-питательный тракт) и двухфазных (влажно-паровой тракт) потоках. На зарубежных АЭС эта проблема стоит столь же остро.

В основном процессу эрозионно-коррозионного износа подвержено теплотехническое оборудование (64%), среди которого 25% занимают трубопроводы.

С помощью трехмерной оболочечной программы было рассчитано напряженно-деформированное состояния участка трубы, имеющей утонение. Были проведены расчеты для прямолинейных участков трубы и зоны в окрестности колена. Разработанная программа позволяет задавать утонение стенки трубы со сложной пространственной геометрией. Предполагается, что толщина стенки трубы постепенно меняется в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Срединная поверхность колена и нормаль в каждой точке были заданы с помощью уравнения поверхности тора в параметрическом виде.

Как показали расчеты, возрастание напряжений, связанное с наличием локальных утонений, зависит от характера убывания толщины.

Результаты, приведенные в таблице 1, получены для прямого участка трубы с утонением ”изнутри”. Здесь приведено отношение максимальных напряжений, вызваных утонениями, к номинальным. Различие в результатах обусловлено формой утонения. В столбце 2 приведены результаты для утонений более плавно изменяющихся вдоль образующей цилиндрической поверхности трубы, чем утонения, для которых результаты представлены в столбце 1.

Перед проведением расчетов для колена, ослабленного утонением, были проведены верификационные расчеты напряжений в манометрических трубках (колено без утонения), для которых имелось решение. Было получено, что отношение напряжений при одном и том же изгибающем моменте в манометрической трубке и трубе составит приблизительно 4,1 (из-за разницы моментов сопротивления изгибу). Расхождение конечно-элементных значений максимальных напряжений и известного решения составило 2,7 %.

При сравнении напряжений в разных точках в области колена, рассчитанных по рассмотренной программе для труб без утонения и «Нормам», также было получено хорошее совпадение.

Рис. 6.

Рис. 7.

Отношение максимальных напряжений, связанных с наличием локальных утонений, к номинальным в зависимости от относительной толщины утоненной зоны

Таблица 1.

Отношение утоненной части к номинальной толщине Отношение максимального напряжения к среднему (номинальному)

0,6 2,89 2,32

0,7 2,45 1,94

0,85 1,86 1,62

0,90 1,71 1,57

0,95 1,58 1,56

Эрозионно-коррозионные процессы в трубопроводах элементов конструкций ядерных реакторов часто приводят к развитию в них трещинообразных дефектов. Инициаторами зарождения трещинообразных дефектов кроме зон эрозионно-коррозионного утонения могут служить, остаточные напряжения в области сварных швов и т.д.

Кроме того, определено время прохождения указанных дефектов насквозь.

Для расчета скорости коррозионного растрескивания при статическом нагружении была использована формула

здесь А и n – константы, зависящие от температуры и качества воды,

- коэффициент интенсивности напряжений, который вычислен с помощью следующих зависимостей:

- толщина трубы в месте предполагаемого растрескивания. Первая из этих формул соответствует коэффициенту интенсивности напряжений для разреза в полуплоскости, вторая – растяжению полосы с одним боковым разрезом.

Для неглубоких трещин можно воспользоваться еще и зависимостью справедливой для случая однородного растяжения слоя с полукруглой краевой щелью:

Были выполнены расчеты для исследования возможного растрескивания опускных трубопроводов Ду300 АЭС с реакторами РБМК-1000, которые представляют собой трубы диаметром 300 мм, толщиной 15 мм, расположенные вертикально между барабан-сепараторами и всасывающим коллектором.

Трещиноподобные околошовные дефекты при переходе от шва к шву появляются наиболее часто примерно на одной линии или с некоторым постоянным сдвигом.

Предпринята попытка исследовать влияние ряда факторов на скорость роста трещины. В частности, учтено мнение о существенной роли остаточных напряжений, действующих в кольцевых швах, не подвергавшихся термообработке, на скорость роста трещины.

Таблица 2.

Глубина трещино-образно- го дефекта

загрузка...