EN | 中文 | RU

Прочность опор судового конденсатора

Главная  Проекты  >  Прочность опор конденсатора

Ударостойкость опор судового конденсатора при динамическом воздействии

 

Исходные данные

  • D = 1430 мм

  • номинальное давление в конденсаторе – 0,024 МПа

  • внутренняя температура – 100 град. Цельсия

  • температура в трубе – 30 град. Цельсия

  • материал – 10ХСНД

Введение

Анализ прочности опор судового конденсатора был выполнен для предоставленных ударных нагрузок. 3D модель конденсатора представлена на рис.1.

Цель проекта – определение максимальных (разрушающих) напряжений для опор конденсатора под действием инерционных ударных нагрузок. Диапазон динамических нагрузок был определен методом Dynamic Design Analysis Method (DDAM) в программном обеспечении Femap с решателем NX Nastran.

DDAM – это инженерная методология определения отклика судового бортового оборудования на ударный импульс от подводного взрыва.

Рис.1. 3D модель судового конденсатора

Граничные условия

Монтажные фланцы судового конденсатора были закреплены посредством специальных абсолютно жестких RBE2 элементов в NX Nastran.

Каждый из абсолютно жестких RBE2 элементов был закреплен в одном узле, где его линейные перемещения и вращения относительно осей декартовой системы координат были ограничены в направлениях (Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz)=0.

Использован консервативный метод, обеспечивающий максимально высокие результаты напряжений.

Общий вид конечно-элементной модели (КЭМ) судового конденсатора и схемы закреплений представлены на рис.2; детализация сварных швов модели – на рис.3.

Рис.2. Конечно-элементная модель судового конденсатора и схема закреплений

Рис.3. Сварные швы опор, представленные в КЭМ

Ударные нагрузки

Спектр нагрузок был определен при помощи следующей формулы:

 

 

 

 

Коэффициент ускорения был определен согласно [1].

Краткий обзор результатов

Результаты конечно-элементного анализа показали, что максимальные напряжения сконцентрированы в сварных швах и в прилегающих областях.

При горизонтальном (Х) и вертикальном (Y) направлениях приложения ударной нагрузки распределение максимальных напряжений практически не превышает допустимый уровень или превышает незначительно.

В поперечном направлении (Z) распределение максимальных нагрузок показывает значительное превышение допустимого уровня по всему сварному шву. В этом случае конструкция нуждается в модификации.

Основываясь на результатах анализа, было обнаружено, что значение рассчитанных напряжений опорных элементов выше допустимого уровня. Были разработаны и предложены доработки конструкции, обеспечивающие прочность исследуемых элементов конденсатора.

Распределение напряжений в модели конденсатора показано на рис. 4, 5, 6. Критические области напряжений в сварных швах – на рис.7.

Рис.4. Распределение напряжений по Мизесу [МПа] согласно продольному (Х) спектру нагрузки

Рис.5. Распределение напряжений по Мизесу [МПа] согласно вертикальному (Y) спектру нагрузки

Рис.6. Распределение напряжений по Мизесу [МПа] согласно поперечному (Z) спектру нагрузки

Рис.7. Критические зоны напряжений по Мизесу [МПа] в швах