Меню

Ansys расчет труба в трубе

Моделирование трубопровода в грунте

Приветствую всех форумчан!
У меня возникла следующая задача: необходимо провести расчет подземного трубопровода при быстрых перемещениях грунта.
Для решения этой задачи необходимо учитывать динамический коэффициент прочности и вязкие свойства грунтов.
Прослышал, что приложение Ansys CivilFem моделирует различные грунты, однако из того, что я прочитал грунты моделируются сплошь упруго-пластическими моделями.

Так как ни Ansys ни CivilFem я не владею возникают вопросы концептуального характера:
1) Существует ли в CivilFem модели грунтов, учитывающие их упруго-вязко-пластические и динамические свойства (желательно с нелинейной вязкостью)?
2) В Ansys есть элементы, позволяющие моделировать упругое основание (shell 63, beam 54), а существует ли возможность смоделировать упруго-вязко-пластическое основание?
3) Стоит ли мне новичку связываться с CivilFem, или проще в простом Ansys попытаться смоделировать такое упруго-вязко-пластическое основание?

Спрашиваю, так как не хотелось бы потратить несколько месяцев на изучение какого-либо продукта, чтобы понять, что он тебе в принципе и не нужен.

Заранее благодарю за ответы!

Abaqus. Plaxis. Морские газопроводы

Спасибо за оперативный ответ!
Проблема в отыскании характеристик грунтов действительно серьезная, но я уже решил подобную задачу в линейной постановке в Matlab, а нелинейность и пластику сам не осилил, поэтому решил обратиться к Ansys. Это я к тому, что некоторый задел по грунтам уже имеется из открытой литературы.
Теперь хотя бы буду знать куда копать. Тогда в Ансисе попытаюсь с помощью элементов COMBIN создать подобное упруго-вязко-пластичное основание хотя бы в 2D постановке, это ведь возможно сделать без больших потерь времени, сил и здоровья? .

2metod
В разных источниках литературы по-разному называется. Может называться динамический модуль упругости или динамический модуль деформации. Грунты (как и большинство тел) по-разному сопротивляются, при статических и динамических нагружениях. Сопротивление при динамикенамного больше, отсюда возникает такое понятие — динамический модуль упругости. Он кстати учитывается при проектировании дорожных одежд, и ГОСТ есть по определению динамического модуля, сейчас не скажу его номер, если интересно могу поискать.

Abaqus. Plaxis. Морские газопроводы

термин динам коэфф прочности был непонятен.
динам модуль упругости= понятен, встречается часто. его определяют как ro*c^2 через замеренную скорость звука С в грунте.
для фундаментов он по опыту обычно примерно на порядок больше модуля деформации. можете проверить
оценки есть в Бирбраере (прочность аэс).

combin39 возможен, если знаете, что задавать.
если хотите определить, что задавать=
нужно решить контактную задачу с грунтом по Друкеру-Прагеру.

Песчаные грунты при динамике и статике тоже ведут себя по-разному, особенно водонасыщенные. Некоторые данные приведены в книге Ляхова.

Согласен, некорректно определил термин, имел в виду динамический модуль упругости

Моделирование грунтов пружинно-демпферными моделями — распространенная вещь и приводится у многих автором, например у того же Ляхова. Подробный обзор таких моделей можно найти в труде Вялова. Поэтому я и хочу использовать сочетания combin14,39,40 или других элементов, чтобы построить такую упруго-вязко-пластическую модель с нелинейной вязкостью и упругостью.

Читайте также:  Трубы пнд в румянцево

Источник

Расчет трубопровода

Здравствуйте уважаемые, подскажите как рассчитать трубопровод с внутренним диаметром 100 мм, толщиной стенки 1 мм, под внутренним избыточным давлением 3 МПа при температуре 250 °C из конструкционной стали. Непонятно как растолковать результат вычисления Ansys: 1) во-первых выдает одно и тоже максимальное напряжение, какие бы я температуры не задавал; 2) и второе, как понять что трубопровод проходит по прочности?- правильно ли будет сравнить максимальныое напряжение вычисления Ansys, с допускаемыми напряжениями для данной стали при данной температуре из таблицы ГОСТа?
Использовал в static structural нагрузки pressure и thermal condition, в решении equivalent stress(.

Вы лучше возьмите СНиП 2.05.06, там есть методика расчета продольных напряжений в трубе. и сравните с напряжениями полученными в ансис. если вы в солидах считаетет трубу, то продольные напряжения отображаются через Normalstress и указываете ось вдоль которой расположен трубопровод.

также если вы хотите чтобы температура влияла на расчет, то нужно задавать зависимость модуля упругости от температуры (справочные данные) для материала в engineering data

Меня интересует прочностной расчет через Ansys, с использованием давления и температуры. Спасибо с подсказкой engineering data!

я про прочностной и говорил. я, по роду своей деятельности, расчетные значения напряжений в Ansyse провереяю напряжениями по СНиПу. т.е. по СНиПу можно расчитать предельно допустимые напряжения для трубопровода.
Соответственно, в Ансисе расчитиывая напряжения в трубопроводе в соответствии с текущими условиями эксплуатации, я потом сравниваю эти напряжения и напряжения по СНиП. если превышений нет, то все нормально если есть, нужно вырабатывать рекомендации для снижения напряжений.

Также для проверки мы используем прибор Интроскан которым замеряют напряжения на трубе

Трубопровод я привёл как пример, можно взять любой другой элемент работающий под давлением, необходимо чтобы на напряжение (результат расчета) влияла ещё и задаваемая температура. Я так понял нужно вручную с использованием линейной интерполяции ввести данные в engineering data, можно ли доверять таким результатом лицензионного Ansys, правильным ли будет использовать модуль Юнга для внесения изменеий вручную? Зараниее благодарю за помощь.

Да правильно. да можно в ручную вносить какие то параметры материала (будь то зависимость модуля юнга от Т). это же справочные данные на материал. и если расчетноя модель включая геометрию выполнены правильно, то да расчетным данным можно доверять. а если есть гостовская или сниповская методика расчета предельных напряжения для какой то конструкции (или детали) то можно сверять расчетные значения с предельными

правильно ли будет сравнить максимальныое напряжение вычисления Ansys, с допускаемыми напряжениями для данной стали при данной температуре из таблицы ГОСТа?

В большинтве ГОСТ, ПНАЭ, BPVC и пр оперируют понятием мембранные/изгибные и общие/локальные напряжения. Вы как расчетчик должны суметь правильно получить эти величины для сравнения по критериям прочности с допускаемыми напряжениями из ГОСТ. Если сосуд смоделирован оболочками, то мембранные и изгибные получаются автоматически. Для сосуда давления смоделированного solid элементами необходимо проводить линеаризацию напряжений по пути для получения мебранных и изгибных напряжений.

Читайте также:  Раствор для кирпичной кладки печной трубы

выдает одно и тоже максимальное напряжение, какие бы я температуры не задавал;

Если у вас нет градиента температур, а также нет стеснения температурных деформаций — то и напряжений от нагрева не будет. Насколько вы верно составили модель, не известно

Основные примеры в учебных видео — задают силу или давление и находят эквивалентное напряжение и деформацию изделия. Для меня же интересна прочность изделия работающего под давлением при определенной температуре. Эквивалентное напряжение, показываемое в результате расчета Ansys для элемента под определенным давлением, одно и тоже для различных материалов из engineering data(. Проэкспериментировал c температурой в свойствах материала в engineering data — задавал для различных значений температуры соответствующие значения предела текучести, (от остальных параметров изменеия в напряжении не значительные (модуль юнга, коэффициент пуассона, тангенциальный модуль). Буду разбираться с мембранными напряжениями — (что это и с чем едят) по вашим советам, благодарствую.

На первом рисунке давление 3МПа на внутреннюю стенку и осутствует температура для стандартной конструкционной стали, на втором добавлена температура 400 градусов для созданного материала с сильно измененным пределом текучести для температуры 400 градусов в настройках engineering data третьего рисунка. (из задачи первого поста) Как видно эквивалентые напряжения всётаки изменились), но незначительно(

1) Зависимость характеристик пластического деформирования от температуры вы вроде задали правильно. Упругие характеристики вы считали неизменными, что в принципе нормально для такого диапазон температур для стали.

2) Если расчет происходит в линейной области, Large Deformations = Off, Nonlinear Effects = Off, то не смотря на то что вы задали в модели материала — будут учитываться только линейные характеристики материала. То есть моуль упругости и коэффициент Пуассона для изотропного материала.

3) Если у вас нелинейные расчет, больщие перемещения, нелинейные свойства включены, расчет по шагам, то нелинейные свойства должны учитываться. Проверить это вы можете посмотрев в результатах пластические деформации. Конкретно в вашем случае скорее всего вы смоделировали сосуд солид-элементами, причем одним по толщине. Или моделируйте оболочками (что более правильно в этом конкретном случае), или задайте минимум 3 элемента по толщине.

4) Я удивлен, что вы хотите рассчитывать сосуды давления, при этом не знаете нормативную документацию на расчеты такого типа изделий. И да, расчет по допускаемым напряжениям (основной тип расчета по ГОСТ) проводиться в линейно-упругой постановке. То есть все что я писал выше про мембранные и изгибные — это линейно-упругий расчет. Что в принципе верно — для работоспособного сосуда из пластичных сталей допускается небольшие пластические деформации в местах концентрации напряжений, которые съедаются пластикой и в дальнейшем сосуд работает нормально.
Если у вас большая часть сечения уходит в пластику (по напряжениям) — можете не делать никакой линеаризации и тому подобное — такой сосуд не работоспособен по определению.

5) Провести расчет сосуда давления, подпадающего под действия правил промышленной безопасности или норм, утвержденной в вашей отрасли, по своей методике (например с учетом пластики) вы можете, только если являетесь экспертом Ростехнадзора. Как-то так )

Читайте также:  Трубы из нержавеющей стали под заказ

Источник

Использование ANSYS для расчётной оценки элементов подводных трубопроводов в соответствии с требованиями ASME

Подводные трубопроводы – сложные инженерные конструкции, они работают в тяжелых условиях и подвержены большим нагрузкам. Из-за этого при их разработке очень важно использовать расчетные программы в связке с принятыми стандартами и методиками («best practices»).

Расчёт методом конечных элементов (Finite element analysis, FEA) – это инструмент физического моделирования, позволяющий решать такие задачи, как определение соответствия проектируемого тройника из дуплексной стали требованиям по расчётам сосудов под давлением.

Оценка прочности элементов подводных трубопроводов производится по следующим стандартам: «Системы подводных трубопроводов» (Submarine Pipeline Systems) от верификационного общества «Det Norske Veritas and Germanischer Lloyd» (DNV GL) и «Альтернативные правила проектирования сосудов под давлением» (Alternative Rules for Construction of Pressure Vessels), изданные Американским обществом инженеров-механиков (American Society of Mechanical Engineers, ASME).

Обычно при проектировании тройников необходимо обеспечить успешное прохождение четырёх испытаний:

На приемочных испытаниях (FAT) каждый элемент трубопровода проверяется на действие высокого давления изолированно, при этом используются торцевые заглушки. Все остальные испытания требуют более сложного моделирования на уровне системы, в котором для определения нагрузок, действующих на каждый отдельный объект, будут учтены воздействия множества элементов друг на друга. Для упрощения, в данной заметке мы остановимся только на первом типе испытаний – приемочном (FAT).

Проектные критерии работоспособности подводного тройника трубопровода

Согласно стандартам ASME, для сосудов под давлением и их элементов есть четыре основных режима потери несущей способности:

  1. Пластическое разрушение (plastic collapse).
  2. Избыточное локальное пластическое формоизменение (local yielding).
  3. Потеря устойчивости.
  4. Разрушение от циклического нагружения.

При проведении приемочных испытаний (FAT) проверяют исключительно два первых режима, связанных с пластическими разрушениями.

В нормативных документах ASME определены комбинации нагрузок, для которых необходимо выполнить расчеты. Для того, чтобы конструкция соответствовала нормативным требованиям, напряжения и относительные деформации от действия всех описанных вариантов нагружения не должны превышать допускаемых значений, оговоренных стандартом.

В данной статье описано, как оценить процесс пластического разрушения на основе двух типов расчётных моделей:

  1. все материалы считаются упругими;
  2. материалы считаются упруго-пластическими.

Для оценки локального формоизменения в стандартах ASME также даются два расчётных метода: для упругой и упруго-пластической моделей материала.

При этом не требуется применять оба типа моделей материала для оценки потери несущей способности по двум режимам, актуальным для приемочных испытаний (FAT). Инженер вправе выбрать один из типов моделей для каждого режима разрушения. Это значит, что всего существует четыре варианта различных комбинаций используемых моделей материала, они приведены в таблице 1.

Таблица 1. – Возможные варианты комбинаций моделей материала для оценки соответствия требованиям при приемочных испытаниях (FAT)

Номер комбинации

Расчёт на пластическое разрушение

Расчёт на локальное формоизменение

Источник

Adblock
detector