Примеры расчетов на циклическую прочность по ПНАЭ Г-7-002-86 с применением Ansys WB Static structural

[кино84 32]

Добрый день, уважаемые коллеги. Ни у кого нет расписанного примера расчета цикл.прочности по ПНАЭ Г-7-002-86 ???

В WB в Static structural я планирую получать максимальные напряжения в местах их концентрации. И далее эти напряжения уже подставлять в формулы ПНАЭ в п.6 "РАСЧЕТ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ", либо в формулы приложения 12 "УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ" для определения допускаемого количества циклов. Речь идет не о применении инструментов ANSYS Motion Fatigue, не путайте.

Если у кого-нибудь есть отчеты или примеры по таким расчетам, то поделитесь пожалуйста. Буду весьма благодарен.

[кино84 32]

За книгу спасибо. Завтра буду смотреть уже...

[soklakov 1 485]

01.06.2022 в 16:25, кино84 сказал:

Меня интересует малоцикловая усталость в сосудах под давлением.

внезапно)))

01.06.2022 в 16:48, кино84 сказал:

Ныне мой букварь  - ПНАЭ Г-7-002-86. В него и гляжу. Но для уверенности хорошо иметь чей-то пример. Все-таки вопрос сложный.

не букварь, а "синяя библия")

01.06.2022 в 15:13, кино84 сказал:

Начинаешь проводить параллели между Приложением 12 из ПНАЭ  и  расчетами циклики для ТЭС по п.5 РД 10-249.

А вот это вот далеко не каждому повезет.

 

В общем...

если заходить издалека, то вбейте в яндес или гугл "малоцикловая усталость". ЧТо увидите?

 

Ну а чтобы чуть сократить дорогу - ключевое отличие от многоцикловой - наличие пластической деформации или, что то же самое - превышение предела текучести.

Отсюда следует, что расчет должен быть упругопластическим, в результате него нужно определить величину пластической деформации за один цикл и сравнить ее с кривой E-N (пластическая деформации количество циклов).

я честно говоря, давно синюю библию не открывал, но вот сейчас глянул - кривые есть. они конечно, в напряжениях, потому что модели материалов линейные подразумеваются, но да не беда ведь.

отсюда вопрос, чего вам не хватает в

5.6. РАСЧЕТ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ

[кино84 32]

2 часа назад, soklakov сказал:

чего вам не хватает в п5.6 ПНАЭ

В п.5.6 не хватает простоты. Главные отличия прил.12 и п.5.6 в том, что в прил.12 все намного проще. Нет кучи формул с вариациями "или - или". Нет учета коэф.симметрии циклов. Не надо вычленять [N] из формул 5.20 и п.5.25 для их нахождения. Макс.нап-ия уже с коэф.конц-ии можно прямо из ансиса брать, что вообще удобно. Находишь теор.коэф.конц-ии (Макс.нап-ие из ансиса / нап-ие номинальное) и по нему выбираешь кривую и находишь [N]. Ну и далее проверяешь сумм.повреждения.

Главный же минус приложения 12, что оно не подходит для категорий оборудования с высоким классом безопасности.  В общем пока я принял для себя, что буду считать по прил.12, благо класс безопасности позволяет. Все оформлю и отправлю заказчикам. А дальше уже и погляжу. 

Нашел-таки я один примерчик))) Но там указаны только исходные данные (макс.нап-ия из расчета по МКЭ, блоки нагружений, параметры стали) и сразу оценка сумм.повреждений. Ни промежуточных расчетов, ни номера графика, ни расчета [N] не показано. Да еще и опечатки всякие. 

[Борман 2 397]

27.05.2022 в 16:49, кино84 сказал:

Ни у кого нет расписанного примера расчета цикл.прочности по ПНАЭ Г-7-002-86 ???

Есть очень похожие обороты в Газпромовской нормативке. В конце есть примеры применения.

 

СТО Газпром 2-3.5-252-2008 Методика продления срока безопасной эксплуатации магистральных газопроводов ОАО "Газпром"

https://files.stroyinf.ru/Data1/59/59474/

 

СТО Газпром 2-2.3-453-2010 Методика оценки ресурса тройников

https://elima.ru/docs/?id=7875

[кино84 32]

19 часов назад, Борман сказал:

Есть очень похожие обороты в Газпромовской нормативке. В конце есть примеры применения.

О! Большое Вам спасибо! Сразу все просмотрел - в конце файла расписан не пример применения, а методика, причем такая же как и в ПНАЭ. Разве, что чуть поподробнее расписана, что уже хорошо. Я на свежую голову почитаю еще. 

[Борман 2 397]

@кино84

РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»

У этих хорошая нормативка, не всегда свежая и прогрессивная, зато почти всегда замкнутая на себя. 

[LazyBitch 275]

04.06.2022 в 01:29, кино84 сказал:

Нашел-таки я один примерчик))) 

Но с нами делиться не будете. А господин Панпрочнист, между прочим, вам шикарных методичек накидал.

[кино84 32]

Отличные методички. То же ПНАЭ, только несколько  подробнее. Мозговая копилка потихоньку обогащается)).

А примером я поделюсь с радостью. Только, наверное, не буду светить именами и названиями. Я слегка отредактирую и выложу сюда. Завтра-послезавтра.

[Борман 2 397]

25 минут назад, кино84 сказал:

Отличные методички. То же ПНАЭ, только несколько  подробнее.

Не уверен, что ими кто-то пользуется в нашей шараге.

[кино84 32]

Коллеги, делюсь примером расчета на малоцикл.усталость (МЦУ). Сформированный файл, включает все инфу по расчетам на МЦУ, которая была включена в полной версии примера. Исх.данные для статики приводит не стал, не в них сейчас дело. А вот картинки макс.нап-ий из статики, на основании которых ведется расчет МЦУ, я добавил. МЦУ рассчитана для пять контрольных точек, на картинках они обозначены. Обозначены блоки нагружений. 

Исходный файл, из которого я вырезал пример содержит некоторые опечатки, недочеты и не хватает инфы. Например, указан п.5.8., а не 5.6 из ПНАЭ, не хватает табл.7.7, как-будто ее вырезали, не хватает картинок для всех просчитанных режимов в статике. 

Я пытался повторить этот расчет сам по всем этим данным, но у меня не сошлось. Не понятно как посчитана [N], не понятно, зачем введен коэф.конц-ии нап-ий (=5,73 см.п.7.6.2), если макс.нап-ия итак сняты с полнотелой КЭ модели. Про коэф. симметрии цикла вообще ни слова. Не понятно зачем было считать по п.5.6 ПНАЭ, если этот аппарат классифицируется по группе С. Группу С допускается считать по прил.12 с упрощенной методикой. 

Посмотрите, может что-то прокомментируете.

 

Пример МЦУ по ПНАЭ для форума_compressed.pdf

[Bonus 70]

1 час назад, кино84 сказал:

если макс.нап-ия итак сняты с полнотелой КЭ модели.

Судя по отчету там не понятно с какой модели они сняты. Так как фатиг сильно зависит от плотности сетки и есть несколько методов интерпретации напряжений. Чаще всего используют экстраполяцию, т.е. до концентратора напряжений оцениваются 2-3 точки (расстояние 0,4 и 1 толщина, но зависит от методики, hot spot stress). Так реальные напряжения не линейно растут к зоне концентратора. А далее используются свои концентраторы напряжения. Вообще концентраторы напряжений зависят от методики. То что мы называем концентраторами напряжений из сопромата это nominal stress. Т.е. напряжения полученные ручным анализом типа F/A или M/W. Когда мы напряжения хотим взять напрямую из модели, то размер сетки должен быть достаточно малым что бы отловить концентратор напряжений. Для угла 90 град это не возможно, так как в линейной постановке стресс улетит в бесконечность. А для остальных случаев слишком затратно, так как размер элемента может уменьшиться до 1мм это notch stress метод.

[кино84 32]

Статика аппарата, который рассматривается в присланном мною примере, рассчитан след.образом. Есть полная модель аппарата в оболочках. Точка №2 снята как раз с этой модели. И есть отдельные расчеты элементов аппарата (отдельно фланцы, отдельно части обечайки, отдельно патрубок греющего пара и т.д.) уже в солидах с теми же гранич.условиями, что и в главной оболочечной модели. Разве, что закреплены эти модели с торцов обрезанных частей. Макс.нап-ия остальных точек 1,3,4,5 сняты с этих отдельных расчетов. Полагаю, что со всех точек сняты просто str.intensity (s1-s3), что по терминологии ПНАЭ и есть - амплитуда условных упругих приведенных напряжений с учетом коэффициента концентрации условных упругих напряжений, см. табл.5.1 ПНАЭ.

Вообще в отчете фигурирует анализ напряжения для общей оболочечной модели. В ней (я тоже полагаю) напряжения получены через формулы приведения компонентов тензора для плоского напряженного состояния  к категориям сигма1 и сигма2 (по ПНАЭ табл.5.1) через опцию "defined results" в ansys. Эти картинки я не приводил, хотя они тоже есть. 

5 часов назад, Bonus сказал:

Для угла 90 град это не возможно, так как в линейной постановке стресс улетит в бесконечность

Это я обсуждал в отдельной теме cccp3d.ru | Определение зоны анализа напряжений вне концентратора (штуцер/обечайка) - ANSYS Workbench. Там даже я некие выводы озвучил. Там обозначено расстояние от угла, на котором нап-ия можно считать действительными. Но в присланном мною примере для точки2 (на оболочечной модели) эти выводы не учтены. 

[AlexArt 281]

12 часов назад, Bonus сказал:

Для угла 90 град это не возможно, так как в линейной постановке стресс улетит в бесконечность.

 Воу-воу, полегче! За такое тут ногами бьют по лицу. Тут же есть косячники, которые за такие методы деньгу зашибают - порвут как тузик грелку.

[Bonus 70]

Смотрите. Если у вас есть методички по верификации сетки, то там требуется доказать что напряжения не зависят от плотности сетки. Так вот, самое простое измелчите сетку вдвое, если извлекаемый результат не изменится в заданных пределах, например 10%. То можно считать, что плотность сетки достаточна.

Далее, ссылку ваше не изучал, но там походу классический расчет на ультимайт или на секондари. Т.е. на однократное разрушающее воздействие и вторичную нагрузку типа тепла, но не усталость. Тогда мы начинаем разбирать напряжения, на праймари мембрану, бендинг, локал мембрану и секондари (тепло). Но пропускаем пиковое напряжение, которое важно для фатига но не важно для статики. Считаем что в случае ультимейт локальная пластика все переварит.

Так вот, там важно не расстояние от концентратора а понимание нагрузок и напряжений. Что есть праймари (первичная нагрузка). Можно построить серию линеаризаций, ансис это делает хорошо и увидеть мембрану+бендинг это то что нам надо без пика для ультимайт.

Сейчас же мы говорим о фатиг в линейной постановке, поэтому и будем извлекать напряжения, те которые нам даст сетка. Вот мельчите элементы, пока разница в пиковом стрессе в зоне концентрации не будет меняться. Если взять прямой угол, то там ситуация плоскопараллельна, как не зуммируй этот угол. Он как был прямым так и останется. В отличии от радиуса. То был 1 элемент на дугу, а то стало 10. Как только надоест мельчить сетку переходим к другим методикам описанным выше. Для трубопроводной системы используем nominal stress (и возможно в стандартах об это и речь, когда мелькает фраза о балочной модели). А для шелов и солидов экстраполяцией. Однако учтите, что концентраторы в разных методиках разные.

И еще, в трубах иногда Stress intensification factor (SIF) включает в себя butt weld SIF примерно 1,8-2. Т.е. сиф из трубных кодов надо увеличивать в 2 раза для расчетов по сосудам и наоборот. И это для номинальных напряжений.

Теперь по поводу амплитуды стресс интенсити это теория прочности Треска. Т.е. метод определения эквивалентного напряжения. Как тензор напряжения привести к единичному напряжению. Мы чаще используем либо фон Мизес либо Треска, Треска немного консервативнее, но не всегда и не принципиально. А вот амплитуда это размах. Например, если учитывать сейсмику, то это 2 отклонения в разные стороны (хотя для ультимайт мы используем только одно отклонение MAX(+/-)). Если тепло, то это от 20 град до рабочей температуры. А также флуктуации, от работы запорной арматуры. Если несколько методов как эти амплитуды вытаскивать. Кстати, в ваших материалах я как то не совсем разобрался как это делалось. Это не простое суммирование циклов.

[кино84 32]

@Bonus Было бы очень хорошо, если бы Ваша речь была бы без технического сленга и всяких "ультимэйт". Ваши доводы весьма полезны, но их так трудно разобрать, когда много сорных слов. Вопрос лично для меня сложный, понимание и так дается с трудом. Попробую утром еще раз понять, написанное Вами. Без обид)))

[Bonus 70]

2 часа назад, кино84 сказал:

@Bonus Было бы очень хорошо, если бы Ваша речь была бы без технического сленга и всяких "ультимэйт". Ваши доводы весьма полезны, но их так трудно разобрать, когда много сорных слов. Вопрос лично для меня сложный, понимание и так дается с трудом. Попробую утром еще раз понять, написанное Вами. Без обид)))

Ultimate - это состояние когда конструкция полностью теряет работоспособность, при единичной нагрузке. Обычно именно на нее мы даем коэффициент запаса на текучесть 1,5 или на временное сопротивление 2,4 (но это зависит от стандартов, материала, остаточного удлинения etc.). Здесь мы считаем, что локальные превышения напряжений рассматриваем как перераспределение напряжений в результате пластичности. А также считаем что в в случае изгиба сечение недонагружено до потери несущей способности на 1,5. Отсюда если допускаемое базируется на текучести на изгиб, получаем допускаемое текучесть. Здесь мы больше боимся Primary membran stress т.е. напряжение, которое не локально и идет по всему сечению. Следует отметить что вторичные Secondary напряжения самоуравновешиваются и управляются перемещениями. Т.е. при деформации под ними, они уменьшаются, что не приведет к failure по ультимате. Но они все же критичны для усталости. Так например сосуд может набрать давление один раз и в таком состоянии находиться чуть ли не всю свою жизнь, а температурный режим будет сильно меняться.

Возвращаясь в вашей ссылке, а где же мерить напряжение при концентраторе при ультимате load case? Ответ: да везде, но нужно научиться смотреть на изделие как без концентратора и с концентратором напряжений. Так как труба останется трубой с тройником без. И напряжения первичные будут везде и где есть тройник и где его нет, но вот локальный стресс может перераспределиться. Обычно, первичные напряжения можно посчитать вручную.

[кино84 32]

Про общ.мембранные писать не буду. А напишу касаемо местных нап-ий. Я распишу свой подход, а Вы как спец, оцените пожалуйста, все ли я правильно делаю. Опишу на примере одного штуцера на обечайке(остальные по аналогии). 1.Сперва я строю обол.модель сосуда и добиваюсь сеточной сходимости. 2.Далее смотрю местные мемб+изг по теории касат.нап-ий (s1-s3) в углах. Если там не превышает допускаемые, то условия прочности соблюдены. 3.Если же  по углам начинают превышать (как обычно), то и я начинаю изголяться. Начинаю смотреть нап-ия на удалении от углов по методике из вышеупомянутой темы 

Если на удалении от углов нап-ия норм, то условия прочности соблюдены. 4. Если же опять не норм, то я уже прибегаю к полнотелой субмодели и провожу линеаризацию. И по результатам линеаризации полнотелой модели уже смотрю нужно ли на циклику проверять. 5. Про саму циклику пока не пишу, итак много инфы.

На деле циклика вылезает в 2х или 3х местах. По такому подходу заказчики ко мне не прибадывались. Оцените мой подход, пжлста. Буду рад, если чего подправите мне.

[LazyBitch 275]

36 минут назад, кино84 сказал:

Опишу на примере одного штуцера на обечайке

1. позвольте поинтересоваться, почему вы называете патрубок штуцером?
2. для повышения точности счёта в зоне концентратора я бы порекомендовала с помощью алгоритма Inflation строить упорядоченную сетку

Скрытый текст

 

36 минут назад, кино84 сказал:

1.Сперва я строю обол.модель сосуда и добиваюсь сеточной сходимости.

Мне кажется, что если хорошо поковыряться в этом вопросе то из шкафа каждого второго прочниста этого форума вывалится не один десяток скелетов.
Критерии сеточной сходимости не нормируются. Об этом, вроде бы только в ГОСТах "Численное моделирование" есть весьма общее упоминание.

Изменено 7 июня 2022 пользователем LazyBitch

[кино84 32]

10 минут назад, LazyBitch сказал:

вы называете патрубок штуцером

Здесь все равно как называть. У нас патрубком называют просто нечто большее, чем штуцер.

 

11 минут назад, LazyBitch сказал:

 я бы порекомендовала с помощью алгоритма Inflation строить упорядоченную сетку

Этот момент я опустил, это и так понятно. 

 

14 минут назад, LazyBitch сказал:

вывалится не один десяток скелетов

Этих скелетов и хотелось бы пощупать))

[Bonus 70]

кино84   с вашим подходом все нормально. Так как оболочка нас несколько ограничивает в линеаризации, то подход можно считать более консервативным. Проблемы, возникают когда у нас напряжения завышены и нам надо как то понять допускаемы ли они как локальные или же они критичны для нас. Из оболочки мы можем вытащить три напряжения по толщине. Таким образом они превратятся в мембрану и изгиб, но будут базироваться на пиковых значениях, т.е. более консервативны.

Напряжения считаются достоверными там где адекватная сетка (хорошая сеточная сходимось), для тех величин которые мы хотим получить. Для primary мембранных они будут доставерными везде, но вот как их  выделить от локальных. Можно построить график по линии к зоне концентрации который покажет резкое возрастание напряжений, что не типично к для primary.

 

LazyBitch  в приличных нормах прочности сеточная сходимость нормируется. Например так, при сгущении сетки в два раза разница в решении должна быть не более 10%. Здесь нужно понимать что мы ищем. Если ультимайт анализ, то нас особо не волнует концентратор и об этом надо так и писать. А в случае усталости интересует. Вот там если биться лбом об стену можно сетку загнать в ноль.