В данной работе были выполнены механические расчеты работы модели переходника технологического канала в условиях эксплуатации при работе на номинальной мощности, а также при испытаниях на плотность и гидропрессовке.

 

Постановка задачи

Цель работы: смоделировать НДС переходника под действием давления и температурной нагрузки в упруго-пластической постановке.

Расчет выполнен в упруго-пластической постановке.

 

Расчетная схема

Была использована осесимметричная схема задачи.

Схема осесимметричной модели переходника представлена на рис.1:

1

Рис.1. Схема модели переходника

 

Конечно-элементная модель

Для решения задачи был написан макрос, с помощью которого можно параметризовать входные данные расчета.

Модель построена из осесимметричных квадратичных элементов – рис.2, 3:

2

Рис.2. Осесимметричная конечно-элементная модель переходника

 

3

Рис.3. ½-разворот осессимметричной модели

 

Начальные и граничные условия

Предполагалось, что при температуре 600 ºC напряжения полностью релаксируют. Далее происходит охлаждение до температуры 20 ºC. Напряжения, полученные для этого состояния, являются остаточными напряжениями.

Была задана пошаговая схема нагружения, состоящая из четырех шагов нагрузки:

  • Шаг 1. Моделирование остаточных напряжений.

Температура модели изменялась непрерывно от 600 ºC до 20 ºC.

  • Шаг 2. Работа на номинальной мощности с учетом остаточных напряжений.

Подъем температуры до 268 ºC, внутреннее давление – 7,89 МПа.

  • Шаг 3. Испытания на плотность.

Снижение температуры до 20 ºC, увеличение внутреннего давления до 8 МПа.

  • Шаг 4. Условия при гидропрессовке.

Увеличение температуры до 130 ºC, увеличение внутреннего давления до 10,09 МПа.

Во всех случаях предполагалось, что температура распределена равномерно по модели.

Модель закреплялась по окружности внутренней нижней кромки (рис.1).

 

Результаты расчета

Размерность напряжений в распределениях – МПа, в деформациях – единицы. Положительные напряжения – растягивающие напряжения, отрицательные – напряжения сжатия.

Обозначения на рисунках 4-6:

  • σx maxмаксимальные радиальные напряжения,
  • σy max – осевые напряжения,
  • σz max – максимальные окружные (тангенциальные) напряжения,
  • σi max – максимальная интенсивность пластических напряжений по Мизесу,
  • εpi max – максимальная интенсивность пластических деформаций по Мизесу.

4

Рис. 4. Распределение интенсивности напряжений по Мизесу

5

Рис.5. Распределение осевых напряжений

 

6

Рис.6. Распределение окружных напряжений

 

 

 

 

Навигация по записям