Статический расчет уторного узла с учетом пластических деформаций

Существующая система магистрального трубопроводного транспорта нефти включается в себя большое количество резервуаров. Важной задачей для эксплуатирующих организаций является продление сроков их эксплуатации. Самым нагруженным и ответственным элементом вертикальных цилиндрических стальных резервуаров (РВС) является сопрежение стенки и днища, называемое уторный узел. Известно, что ремонт уторного узла составляет тридцать процентов всех ремонтных работ в резервуарном парке. Одним из актуальных аспектов современной практики проектирования РВС является вопрос прочности уторного узла при действии внутреннего давления.

Импортирование геометрической модели

Импортируйте модель скачать файл. Для этого на панели инструментов нажмите на значек Импорт, выберете нужную модель. Нажмите Готово.

Сращевание модели

Срастите все объемы. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объемная, Действие - Отпечатать/срастить. Из выплывающего списка выберите Отпечатать и срастить. Выберите все объемы ( или введите в поле all). Нажмите Применить.

Построение сетки

Выберите схему для торцевой части модели. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Поверхностная, Действие - Построение сетки. Из выплывающего списка выберите схему разбиения Замощения. Выберите все поверхности на торцевой части модели. Нажмите Применить схему.

Постройте сетку для прилегающих к Т-образной торцевой части модели поверхностей. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Поверхностная, Действие - Интервалы. Из выплывающего списка выберите Автоматический размер. Выберите необходимые поверхности. Переместите ползунок для авторазмера на 9. Нажмите Задать размер, Построить сетку.

Постройте сетку для Т-образной торцевой части модели. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Поверхностная, Действие - Интервалы. Из выплывающего списка выберите Автоматический размер. Выберите необходимые поверхности. Переместите ползунок для авторазмера на 10. Нажмите Задать размер, Построить сетку.

Создайте сетку для всей модели. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Интервалы. Из выплывающего списка выберите Автоматический размер. Выберите все объемы. Переместите ползунок для авторазмера на 10. Нажмите Задать размер, Построить сетку.

Задание материала и свойств блока

Создайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Перетащите импортированный материал Углеродистая сталь во вторую колонку. нажмите на него и поменяйте название на Углеродистая сталь_стенка. Далее перейдите в окно свойств данного материала и поменяйте значение предела текучести на 3е+8. Далее перетащите еще один импортированный материал Углеродистая сталь в колонку материалов. Переназовите его Углеродистая сталь_шов. Нажмите Применить.

Создайте первый блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. В списке сущностей выберите Объем. Выберите необходимые объемы. Нажмите Применить.

Создайте второй блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. В списке сущностей выберите Объем. Выберите необходимые объемы. Нажмите Применить.

Задайте свойства первому блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Выберите первый блок. Выберите для него материал Углеродистая сталь_стенка. Задайте 1 порядок и категорию Объемное тело. Нажмите Применить.

Задайте свойства второму блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Выберите второй блок. Выберите для него материал Углеродистая сталь_шов. Задайте 1 порядок и категорию Объемное тело. Нажмите Применить.

Задание граничных условий

Закрепите нижнюю поверхность по всем перемещениям и вращениям. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещения, Действие - Создать. Выберите сущность Поверхность. Выберите необходимую поверхность. Нажмите Применить.

Закрепите один торец в перемещении по X. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещения, Действие - Создать. Выберите сущность Поверхность. Выберите необходимые поверхности. Нажмите Применить.

Закрепите второй торец в перемещении по Y. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещения, Действие - Создать. Выберите сущность Поверхность. Выберите необходимые поверхности. Нажмите Применить.

Задайте давление. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Давление, Действие - Создать. Выберите внутреннюю поверхность. Введите значение 2е6. Нажмите Применить.

Запуск расчета

Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Объект - Статический, Действие - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.

Анализ результатов

Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:

  • Нажмите Ctrl+E;

  • В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;

  • На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).

Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

Отобразите деформированный 3D вид модели. Установите фокус в дереве объектов на Ваш файл в Дереве и отобразите для него Фильтры - Алфавитный указатель - Деформировать по вектору. Во вкладке Свойства перемещайте ползунок в поле Множитель масштаба чтобы посмотреть деформированный вид. Нажмите Применить.

Ниже на рисунках показаны распределение пластических деформаций по Мизесу.

Использование консольного интерфейсa

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

reset
import step "D:/models/utor.stp" heal
imprint volume all 
merge volume all 
surface 16 5 11 22 scheme pave
surface 16 5 11 22 scheme pave
mesh surface 16 5 11 22
surface 16 5  size auto factor 9
surface 16 5  size auto factor 9
mesh surface 16 5 
surface 22 11  size auto factor 10
surface 22 11  size auto factor 10
mesh surface 22 11 
volume 4 3 1 2  size auto factor 10
mesh volume 4 3 1 2 
create material 1 from 'Углеродистая сталь'
modify material 1 name 'Углеродистая сталь_стенка'
modify material 1 set property 'MISES_YIELD_STRENGTH' value 3e+08
create material 2 from 'Углеродистая сталь'
modify material 2 name 'Углеродистая сталь_шов'
set duplicate block elements off
block 1 add volume 4 2 
set duplicate block elements off
block 2 add volume 1 3 
block 1 material 1 cs 1 element solid order 1
block 2 material 2 cs 1 element solid order 1
create displacement  on surface 20  dof all fix  
create displacement  on surface 16 11 5 22  dof 1 fix  
create displacement  on surface 21 4 10 15  dof 2 fix  
create pressure  on surface 25 14 29  magnitude 2e6 
analysis type static plasticity elasticity dim3
nonlinearopts maxiters 50 minloadsteps 10 maxloadsteps 100 tolerance 1e-3 targetiter 5
calculation start path 'D:/Lavrova/result.pvd'