Geum.ru

Удк 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.

М.А. РЮЧИНА

Научный руководитель – А.И. БЕРЕЗЮК, к.т.н., ведущий инженер

Озерский технологический институт (филиал) МИФИ

ФГУП «ПО «МАЯК», Озерск


РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АППАРАТОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ


В рамках классической теории тонких пластин и оболочек методом конечных элементов, реализованным в программе CAN, решена краевая задача механики осесимметричного деформирования кольцевых аппаратов, широко используемых в радиохимическом производстве для переработки растворов с делящимися и радиоактивными материалами.

В расчетах, обосновывающих безопасность объектов использования атомной энергии, практический интерес представляют зоны краевых эффектов в местах закрепления оболочек в местах закрепления оболочек и местах изменения их формы. Зоны краевых эффектов имеют сравнительно небольшие размеры, но именно они, как показывают расчеты и опыт эксплуатации, являются наиболее напряженными и определяют прочность конструкции. В кольцевых аппаратах одной из таких зон является зона сопряжения цилиндрических оболочек корпуса с днищами. Днища, стесняющие деформацию краев нагружаемых давлением оболочек корпуса, оказывают влияние на особенность распределения напряжений вдоль образующей их цилиндрической поверхности, которое носит в зонах сопряжения с днищами явно выраженный местный характер.

В качестве объекта расчета был взят кольцевой аппарат с плоскими днищами, объемом 250 литров, нагруженный внутренним давлением. Расчетная конечно-элементная модель представляла собой прямоугольную сетку, на которую разбивалась срединная поверхность сегмента корпуса, образованного двумя продольными сечениями, пересекающимися по линии продольной оси кольцевого аппарата и расположенными под углом 60° друг относительно друга.

Отброшенная часть конструкции моделировалась заданием соответствующих граничных условий по узлам контура расчетной модели. лежащего в плоскостях выполненных разрезов. При построении сетки применялся восьмиузловой оболочечный элемент библиотеки элементов комплекса CAN. В каждом узле данного элемента разрешено шесть степеней свободы. Геометрически совпадающие узлы сопрягающихся в зонах краевых эффектов элементов, принадлежащие днищам и цилиндрическим оболочкам, соединялись по степеням свободы.

Для рассмотренного кольцевого аппарата выполнен расчет по выбору основных размеров и поверочный расчет на статическую прочность. Определение напряжений в поверочном расчете осуществлялось методом конечных элементов по программе CAN.

Для проверки точности решения при использовании метода конечных элементов выполнен сопоставительный анализ результатов расчета напряжений данным методом и по аналитическому решению теории тонких пластин и оболочек.

Для данного аппарата были построены графики, иллюстрирующие краевой эффект, а, именно, осцилляцию приведенных напряжений по длине цилиндрических оболочек. Приведены также графики, иллюстрирующие функциональную зависимость уровня приведенных напряжений в цилиндрических оболочках от толщины кольцевых днищ. Данные графики позволили провести оптимизацию металлоемкости конструкции с позиции обеспечения её статической прочности.




ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 11