ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
Для оценки влияния ветровой нагрузки на напряженно-деформированное состояние (НДС) ректификационной колонны, имеющей отклонение верхней части около 0,5 м (далее колонна), был выполнен расчет методом конечных элементов при различных направлениях ветра.
Колонна представляет собой вертикальный стальной сварной аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса, сваренного из 29-ти обечаек, 2-х эллиптических днищ и технологических патрубков. Колонна оборудована 174-мя четырехпоточными ситчатыми тарелками. Общая высота колонны с опорой составляет 82520 мм.
Была построена конечно-элементная модель колонны путем импортирования поверхностной модели, созданной в системе трехмерного твердотельного и поверхностного проектирования Autodesk Inventor LT, в универсальную программную систему конечно-элементного анализа ANSYS.
Расчетная модель была получена приложением нагрузок в соответствии с ГОСТ Р 51274–99, значения которых предварительно были определены в системе автоматизации математических расчетов Mathcad (табл. 1).
Таблица 1. Пример
| Ветровая нагрузка | |
| определенная в Mathcad | смоделированная в ANSYS |
 |
 |
Для определения наиболее нагруженных зон при воздействии расчетных нагрузок была произведена серия расчетов (табл. 2) с постадийным увеличением ветровой нагрузки при 4-х направлениях.
Таблица 2. Сочетание нагрузок
| №№ стадий | Собственный вес конструкции | Температурное воздействие | Внутреннее давление, МПа | Ветровое давление w | |
| значение, Па | направление | ||||
| 1 | расчетное значение | 0 | - | ||
| 2 | 480 (расчетное значение) |
+OX | |||
| -OX | |||||
| +OZ | |||||
| -OZ | |||||
| 3 | 960 | +OX | |||
| -OX | |||||
| +OZ | |||||
| -OZ | |||||
| 4 | 1440 | +OX | |||
| -OX | |||||
| +OZ | |||||
| -OZ | |||||
|
Карта распределения эквивалентных напряжений (SINT) при нулевом значении ветрового давления (стадия №1) представлена на рис. 1. По результатам расчетов были определены 3 наиболее нагруженные зоны и проанализировано их НДС: В качестве примера рассмотрим распределение сжимающих напряжений (S3) в нижней зоне при различном направлении ветра и определим места с максимальными напряжениями сжатия (табл. 3). |
 |
| Рис. 1. Карты распределения SINT (масштабный коэффициент 25), [Па] | |
 - наиболее нагруженные зоны |
Таблица 3. Карты распределения S3, [Па]
| № стадии | |||||
| 2 | 4 | ||||
| Направление ветровой нарузки |
+OX |  |
 |
 |
 |
| -OX |  |
 |
 |
||
| +OZ |  |
 |
 |
||
| -OZ |  |
 |
 |
||
 |
|||||
 - место с максимальными S3 |
|||||
Для определения зависимости изменения сжимающих напряжений от нагрузки в выбранных местах были построены графики (табл. 4).
Таблица 4. Графики зависимости
| Зависимость сжимающих напряжений от нагрузки, [- / Па] | ||
| Направление ветровой нарузки |
+OX |  |
| -OX |  |
|
| +OZ |  |
|
| -OZ |  |
|
По графикам были определены S3 при расчетных нагрузках (диаг. 1).
 |
| Диаг. 1. Значения S3 при расчетных нагрузках |
Максимальное значение составляет 70 МПа. Необходимые условия прочности и устойчивости выполняются: S3 = 70 МПа < [S3] = 140 МПа.
Коэффициент запаса по допускаемым напряжениям при расчетных нагрузках равен 2.
Выводы:
1) Начальное отклонение колонны оказывает несущественное влияние на НДС.
2) Максимальное напряжение сжатия возникает при направлении ветра +OZ.
3) На распределение напряжений в нижней зоне существенное влияние оказывает расположение подводящих трубопроводов.
 |
скачать "ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ" |
