Инженерный анализ несущей способности и ресурса трубчатых элементов конструкций при нестационарном термомеханическом нагружении (1095022)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»На правах рукописиСТЕПАКОВА МАРИЯ ОЛЕГОВНАИнженерный анализ несущей способности и ресурсатрубчатых элементов конструкций при нестационарномтермомеханическом нагружении05.02.13 – машины, агрегаты и процессы(химическая промышленность)ДИССЕРТАЦИЯНА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТАТЕХНИЧЕСКИХ НАУКНаучный руководитель:доктор технических наук,профессор Луганцев Л.Д.Москва20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..............................................................................................................
4Глава 1 ВЫБОР ОБЪЕКТА И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ............ 131.1Объект исследований. .............................................................................. 131.1.1 Обоснование выбора объекта исследований ...................................... 131.1.2 Теплообменные аппараты [15-21] ....................................................... 151.1.3 Трубчатые выпарные аппараты [20] ................................................... 281.1.4 Рекуператоры для промышленных печей [51] ................................... 411.1.5 Применяемые материалы и их химически состав ............................. 621.1.6 Нормативы на ремонт оборудования [52] .......................................... 641.1.7 Влияние коррозии .................................................................................
651.2Выбор направления исследования. ......................................................... 67Выводы по главе и формулировка задач научного исследования ................... 76Глава 2 МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВКОНСТРУКЦИЙ ................................................................................................... 782.1 Основные положения теории знакопеременной циклическойтермопластичности [8, 33] ................................................................................ 782.2. Математическая модель пластического течения материала принестационарном термомеханическом нагружении [18, 27, 38-40, 59] .........
842.3 Математическая модель кинетики процесса накопленияповреждений [18, 32, 38-40, 59]........................................................................ 91ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ .......................................................................................
96Глава 3 МЕТОД И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ НАКОПЛЕННЫХПОВРЕЖДЕНИЙ И РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВКОНСТРУКЦИЙ ................................................................................................... 973.1Постановка задачи .................................................................................... 973.2Метод решения ......................................................................................... 983.3Алгоритм расчета ...................................................................................
10233.4Программное обеспечение метода и алгоритма расчета несущейспособности и ресурса трубчатых элементов конструкций ........................ 105Выводы по главе .............................................................................................. 106Глава 4 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСАТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ .............................................. 1074.1Условия численного эксперимента....................................................... 1074.2Исследование скорости накопления повреждений при синхронномизменении во времени осевого усилия и внутреннего давления................
1094.3Исследование скорости накопления повреждений при очередномнагружении осевым усилием и внутренним давлением. ............................. 1094.4Исследование скорости накопления повреждений при очередномнагружении внутренним давлением и осевым усилием. ............................. 110Выводы по главе .................................................................................................. 112ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................
114СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 115ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................ 123ПРИЛОЖЕНИЕ А. Свидетельство о государственной регистрациипрограммы для ЭВМ ........................................................................................... 124ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг кода программы LifeCycle ................................. 125ПРИЛОЖЕНИЕ В. Интерфейс программы LifeCycle .....................................
1354ВВЕДЕНИЕТрубчатые элементы наиболее широко распространены в современноммашиностроении. Грануляторы, колонные и выпарные аппараты, сепараторы,нагреватели и др. имеют в своей конструкции трубку. Для кожухотрубчатыхтеплообменников и технологических трубопроводов трубчатый элементявляется основным.На производствах, предприятиях, заводах задают высокие требования кнадежностиконструкции,длительностибезаварийнойэксплуатацииотдельных её элементов. Для успешного достижения поставленных задачнеобходимо надежное определение оценки ресурса конструкций, как на этапепроектирования, так и в процессе эксплуатации конструкции. Однакоэксплуатационныеусловияработымашиностроительныхобъектовхарактеризуются многопараметрическими нестационарными воздействиями,приводящими к упругопластическим деформациям элементов конструкций идеградации начальных прочностных свойств материала, что вызываетнакопление повреждений конструкции.Опыт показывает, что повреждение материала конструкций имеетлокальный характер.
От их количества зависят прочностные свойстваконструкционныхматериалов.Впроцессеэксплуатациидефектыразвиваются, что приводит к общей деградации и, в конечном счете, квозникновению и распространению макроскопической трещины, притомресурс непосредственно зависит от параметров процесса развития дефектов.В связи с этим ресурс конструктивных элементов определяется ресурсом ихопасных зон с наибольшими темпами процессов деградации, параметрыкоторыхмогутособенностей,материалов,сильнотехнологиирежимамотличатьсяиз-заизготовления,эксплуатации.различиясвойствКаждомуконструктивныхконструкционныхрежимуэксплуатации5соответствуют свои опасные зоны с различными темпами накопленияповреждений по различным механизмам деградации. Это обстоятельствообуславливает зависимость процессов накопления повреждений в каждойзоне конструктивного узла от фактической истории эксплуатации.
Оченьчасто опасные зоны являются недоступными для обследования с помощьюнеразрушающихсредствконтроля.Постепенноразвивающиесянеконтролируемые процессы деградации могут привести к внезапнымпреждевременным отказам работоспособности конструкции. На основанииэтого актуально создание надежной модели прогнозирования ресурсаконструкции, с возможностью учитывая отклонений в режимах работы.Прогнозирование ресурса прочности материала конструкции путемрасчетного моделирования реальных процессов связано с необходимостьювыполнения решения краевой задачи, для большого числа циклов. Ручноерешении такого рода задач становится недопустимым, а упрощенные методырешения имеют большие погрешности.
В связи с этим возникает задачаразработки численных методов и эффективных алгоритмов для решениязадач с помощью современных ЭВМ.Разработка программного продукта предназначена для облегченияпроектно-вычислительной работы инженера-конструктора. Программныйпродукт производит вычисления с высокой степенью точности, которойтрудно достичь, делая аналогичные расчеты ручным методом. Такжеэкономится рабочее время инженера-конструктора, позволяя ему увеличитьсвою производительность и заработную плату.Перечисленныеразработкиметодиксоображениярасчетнойсвидетельствуютоценкиобусталостнойактуальностидолговечностиконструкций при нестационарных термомеханических режимах нагружения,которые базируются на моделировании реальных физико-механическихпроцессов, протекающих в материале конструкции с помощью ЭВМ.6Основными задачами являются разработка метода расчета повреждений,возникающихвтрубчатомэлементепринестационарномтермомеханическом нагружении, а также разработка алгоритма расчетатрубчатыхэлементовконструкцийприупругопластическомдеформировании.Общей целью данной работы является разработка программногообеспечения,предназначенногодлярасчетатрубчатыхэлементовконструкций и анализа их ресурса и долговечности.Разрабатываемыйпрограммныйкомплексинженерногоанализадолговечности и ресурса трубчатых элементов конструкций может найтиприменениенапредприятияххимической,нефтехимической,нефтеперерабатывающей и смежных отраслей промышленности.Актуальность работыАктуальность данной работы обусловлена широким распространением вконструкциях машин и аппаратов трубчатых элементов, испытывающихнестационарноепредприятиях,термомеханическоезаводахзадаютнагружение.высокиеНатребованияпроизводствах,кнадежностиконструкции, длительности безаварийной эксплуатации отдельных еёэлементов.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
