Расчет прочности и сейсмостойкости шаровых кранов

По заказу ООО НПО «Армгазинвест» специалисты компании НТЦ АПМ выполнили расчет прочности и сейсмостойкости с учетом требований ГОСТ 30546.1 шаровых кранов  DN 100 PN 160 и ДУ15 Ру160.

В качестве исходных данных были представлены трехмерные твердотельные модели кранов, созданные специалистами заказчика с помощью программного продукта КОМПАС-3D.

Подготовка расчетной модели проводилась с использованием APM FEM – системы прочностного конечно-элементного анализа для КОМПАС-3D. Расчет производился с помощью модуля APMStructure3D входящего в состав расчетного комплекса CAD/CAE системы автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций APM WinMachine.

            Расчетные модели формировались следующим образом:

• исходные модели загружались в КОМПАС 3D;
• подключалась специализированная библиотека прочностного анализа APM FEM;
• устанавливались закрепление, прикладывались нагрузки от рабочей среды и со стороны трубопроводов;
• в автоматическом режиме создавалась контактные зоны и  конечно-элементная сетка;
• полученные модели передавалась в APMStructure3D;
• элементам сборки присваивался требуемый материал;
• задавлюсь термическое воздействие со стороны рабочей среды;
• проводился необходимый вид расчета;
• выполнялась оценка полученных результатов.

На первом этапе был проведен расчет собственных частот шаровых кранов. В соответствии со значением первой собственной частоты и пунктами 4.2 и 5.6 ГОСТ 30546.1-98 выбираются  величины вертикальных и горизонтальных ускорений. Для всесторонней оценки сейсмостойкости рассматривается два варианта совместного воздействия вертикального ускорения и ускорение в горизонтальной плоскости вдоль и поперек  осей кранов.

Для оценки прочности рассматривается одновременное воздействие избыточного давления рабочей среды кранов, нагрузок со стороны трубопроводов,  а также изменения температуры рабочей среды от  -60  ͦ C до 80  ͦ C.

Для ознакомления с результатами расчета по каждому отдельному объекту нажмите на соответствующую иконку.

Анализируя представленные результаты по всем рассчитанным вариантам загружений модели, можно сделать следующие выводы:

• Сейсмическое воздействие не вносит существенного вклада в общую картину напряженно-деформированного состояния крана, так как уровень напряжений от действия сейсмической нагрузки как вдоль оси патрубков так и перпендикулярно оси патрубков не превышает 1 МПа.

• Сопоставляя максимальные действующие напряжения с допускаемым пределом текучести для заданной стали можно считать, что условие прочности конструкции выполнено.