Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

Толстостенные сосуды и аппараты широко применяются в химической, нефтехимической и в смежных отраслях промышленности. Во время эксплуатации данные элементы подвержены воздействиям сложного комплекса нагружения, который состоит из внутреннего и внешнего давления, осевого усилия и температурного поля. Для обеспечения безопасности химико-технологических систем необходимо располагать достоверной информацией о текущем состоянии и остаточном ресурсе оборудования.

Интенсификация технологических процессов приводит к существенному повышению уровня напряженного состояния конструктивных элементов оборудования. Повторные воздействия механической нагрузки и нестационарного температурного поля вызывают циклическое упругопластическое деформирование изделий и приводят к накоплению усталостных и квазистатических повреждений. Образование предельных состояний по возникновению трещин или по окончательному разрушению становится возможным при ограниченном числе циклов нагружения.

Данная работа посвящена разработке метода и алгоритма компьютерного анализа несущей способности и ресурса толстостенных цилиндрических элементов конструкции при нестационарном термомеханическом нагружении. Данный элемент рассматривается под нагружением внутреннего и внешнего давления, осевого усилия, изменяющимися во времени по заданной программе. Температурное поле также изменяется во времени независимо от механической нагрузки.

Предложен методологический подход к расчетной оценке несущей способности и ресурса толстостенных цилиндрических элементов конструкций при различных режимах деформирования на основе деформационно - кинетического критерия накопления повреждений.

Разработанный метод реализован в виде программного комплекса «HighPress», который предоставляет пользователю удобный, интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс, предназначен для применения в отраслевых САПР и ERP-системах, допускает автономное использование.

Программный комплекс «HighPress» позволяет выполнять компьютерный анализ несущей способности толстостенных цилиндрических элементов конструкции при различных программах нагружения, прогнозировать долговечность изделий в условиях нестационарного силового и температурного воздействия, своевременно выявлять возникновение критических ситуаций, осуществлять мониторинг остаточного ресурса оборудования в режиме on-line.

Используя разработанный программный комплект «HighPress» был проведен широкий ряд численных экспериментов, направленный на изучение влияния последовательности ввода и снятия нагрузок. Исследования проводились для конструкций с различными геометрическими параметрами, изготовленных из сталей: Ст3, 30ХНМ, Х18Н10Т и 15Х2МФА.

Было получено большое количество экспериментальных данных и сделаны выводы. Обобщая эти данные можно сказать следующее: незначительное увеличение температуры внутренней стенки достаточно сильно сказывается на накоплении дефекта в конструкции; осевое усилие оказывает незначительное влияние на общую несущую способность аппарата.