ПРЕЗЕНТАЦИЯ: "ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ"

Направлением нашей деятельности являются:
1. Выполнение расчетов на статическую, циклическую прочность и устойчивость.
2. Оценка напряженно-деформированного состояния при нормальных условиях эксплуатации, гидро или пневмоиспытаниях и прочих расчетных режимах.
3. Оценка влияния различных дефектов, отклонений и несоответствий проекту на прочность конструкции.
4.Разработка рекомендаций по снижению напряжений в конструкции.
5.Выбор мест установки параметрических и акустико-эмиссионных датчиков.
6.Определение индикаторных интервалов датчиков. 

Одним из важных принципов нашей работы является оптимизация на всех уровнях расчета. Этого удается достичь применением современных программных продуктов, таких как Mathcad, Inventor и ANSYS.

Применение данной связки программных продуктов позволяет получить быстро редактируемую расчетную модель.

Для получения высокой точности расчета мы используем метод субмоделирования. Данный метод основан на расчете целого объекта с последующим переносом граничных условий зоны, результаты решения которой необходимо уточнить, на дополнительно созданную высоко детализированную модель.

На слайде представлены результата расчета колонного аппарата и пример использования субмоделирования для зон патрубка и анкерного болта.

Основными группами объектов, моделирование и расчет которых мы выполняем, являются:
- сосуды и аппараты;
- здания и сооружения;
- трубопроводы.

По результатам расчета при необходимости даются рекомендации по установке системы мониторинга для контроля фактического технического состояния.

Теперь перейдем ко следующей части презентации и рассмотрим результаты некоторых выполненных проектов.

На слайде представлены основные стадии выполнения прочностного расчета колонны на возможность проведения гидроиспытания:
- построение поверхностной модели;
- присвоение толщин элементам;
- задание нагрузок и воздействий;
- получение карты распределения напряжений.

Оценка напряженно-деформированного состояния была проведена согласно нормативной документации. Проведенный анализ показал, что напряжения не превышают допускаемые значения. 

Определенные трудности вызывает прочностной расчет объектов, выполненных из разных материалов, т.к. необходимо учитывать различные прочностные и физико-механические характеристики.

На слайде представлен пример такого объекта. В качестве результатов расчета представлена карта распределения напряжений и разрывная схема колонны.

Колонна была условно разделена на элементы для оценки прочности каждого из них согласно нормативной документации.

Следующий объект – ректификационная колонна, имеющая отклонение от вертикали, т.е. крен.

Для определения влияния ветровой нагрузки на напряженно-деформированное состояние такой колонны, в Mathcad были рассчитаны эпюры распределения ветрового давления, которые затем были смоделированы в ANSYS.

Из карт распределения сжимающих напряжений в нижней зоне колонны в зависимости от направлений ветра следует, что для корректной оценки прочности необходим анализ различных направлений ветра. 

На данном слайде представлено сравнение напряженно-деформированного состояния колонны при различных расчетных режимах – нормальных условиях эксплуатации и пневмоиспытаниях.

Как видно, карты распределения напряжений различны, однако коэффициент запаса совпадает, что обусловлено следующими факторами:
1) при нормальных условиях эксплуатации давление меньше, но и допускаемое напряжение меньше, вследствие более высокой температуры;
2) при пневмоиспытаниях давление больше, но и допускаемое напряжение больше, вследствие меньшей температуры и повышенных коэффициентов.

Как известно, подводящие трубопроводы могут значительно влиять на напряженно-деформированное состояние объекта, к которому присоединены, и поэтому их необходимо учитывать при расчете.

На слайде представлен пример расчета теплообменных аппаратов с учетом нагрузок от подводящих трубопроводов.

Корпус, коллектора и пластины теплообменника выполнены из алюминиевого сплава, подводящие трубопроводы из стали.

По результатам расчета теплообменных аппаратов было выявлено превышение допускаемых напряжений одной из групп приведенных напряжений.

Для безопасной эксплуатации было рекомендовано изменить схему обвязки трубопроводов.

Данный пример еще раз подтверждает необходимость проведения расчета с учетом совместной работы объектов. 

Для оптимизации установки датчиков акустической эмиссии был проведен предварительный расчет изотермического хранилища.

Хранилище представляет собой сооружение, состоящее из двух резервуаров –внутреннего для хранения продукта, и наружного, для удерживания теплоизоляции.

По результатам расчета были определены наиболее нагруженные зоны. В данных зонах существует наибольшая вероятность возникновения и развития дефектов, как следствие было рекомендовано установить акустико-эмиссионные датчики в данные зоны. 

Расчет остаточного ресурса сосуда с вмятинами является актуальной задачей для обоснования возможности продления срока его эксплуатации.

На слайде представлены поверхностная модель, карта уклона поверхности вмятин и карта распределения напряжений.

По результатам расчета была произведена оценка циклической прочности и определен остаточный ресурс резервуара с дефектами.

Остаточный ресурс при расчетных параметрах составил 4 года, что позволило не останавливать технологический процесс.

В качестве одного из примеров по расчету сооружений рассмотрим автодорожный мост с отклонением от проектного положения.

На слайде представлен общий вид автодорожного моста, геометрия одной из его секций и карта распределения напряжений в наиболее нагруженной зоне.

Основной причиной необходимости расчета данного объекта было выявление просадки опор по результатам проведенного технического обследования и, как следствие, значительное отклонение геодезической кривой пролетного строения от сдаточной.

Согласно ГОСТ Р 52748-2007 были произведены расчеты моста при различных сочетаниях нагрузок.

В результате было определено, что мост удовлетворяет условиям прочности, но коэффициент запаса близок к единице, как следствие необходима установка системы мониторинга для обеспечения его безопасной эксплуатации. 

Верификацией применяемых методик можно считать проведенное сравнение результатов натурного и машинного экспериментов на примере испытания на прочность ферменной конструкции.

Результаты расчета напряжений в ANSYS отличаются менее чем на 10% от показаний тензодатчиков, установленных на ферме.

В качестве дополнительного результата работы был создан алгоритм оценки показаний датчиков. 

Для оценки возможности установки оборудования на кровлю железобетонной емкости был проведен ее прочностной расчет.

На слайде представлены общий вид и схема установки оборудования.

Результатом расчета являлись карты распределения деформаций в арматуре и в бетоне, а также карты трещинообразования бетона.

Конечно-элементная сетка расчетной модели имеет полностью регулярную структуру и составляет от 6 до 10 элементов по толщине, что позволило достичь высокой точности моделирования работы конструкции.

Общее число элементов модели – более 2 миллионов.

Одной из важных задач является корректное задание входных данных для дальнейшего расчета.

На слайде представлено определение диаграммы состояния бетона при различных температурах.

В результате использования данной диаграммы критерий разрушения при растяжении контролируется программой автоматически, а при сжатии - самим пользователем, используя величину предельных деформаций. 

Был проведен расчет здания с дефектами каркаса после пожара.

На слайде представлены карты распределения ветровой и снеговой расчетных нагрузок, определенных в соответствии с нормативной документацией, и приведены результаты моделирования.

По результатам расчета здания с учетом дефектов каркаса были даны рекомендации по усилению наиболее нагруженных зон. 

Оценка влияния дефектов на возможность эксплуатации трубопровода является важной задачей при проведении экспертизы промышленной безопасности.

Рассмотрим один из наиболее распространенных типов дефектов трубопроводов - “вмятину”.

Результаты расчета напряженно-деформированного состояния при субмоделировании представлены в виде карт распределения продольных и кольцевых напряжений.

По графику зависимости продольных и кольцевых напряжений было определено, что напряжения не превышают допускаемые значения при давлении не выше 20% от расчетного.

При проведении прочностного расчета участка магистрального надземного трубопровода необходимо учитывать тип установленных опор.

На слайде представлен общий вид трубопровода с основными видами опор: неподвижная (мертвая), продольно-подвижная и свободно-подвижная.

Из карты распределения напряжений на типовом участке трубопровода можно сделать вывод, что наибольшие напряжения образуются в слабоизогнутом компенсаторе.

Моделирование различных типов опор было осуществлено заданием зависимости силы трения от перемещения.

Результаты расчета показали, что различные типы опор оказывают существенное влияние на напряженно-деформированное состояние трубопровода при различных сезонных положениях.

При проведении технического обследования технологического трубопровода была обнаружена зона утонения.  Для оценки ее влияния на техническое состояние был проведен расчет.

На слайде представлена схема трубопровода с местом расположения дефекта и карта распределения напряжений всего трубопровода с укрупненными видами основных зон: отвода, врезки и утонения.

По результатам расчета было определено, что в зоне утонения стенки трубопровода общие мембранные напряжения превышают допустимые значения, но не превышают временное сопротивление. Как следствие это приведет к необратимым локальным пластическим деформациям.