[hwarang]

Добрый день!

Помогите, пожалуйста, советом.

Нужно рассчитать опору вертикального цилиндрического аппарата (примеры на рис. 1,2 обведены красным, сама опора показана на рис. 3). Опора сварная, состоит из опорного листа (снизу), двух ребер и подкладного листа (вертикальный, приваривается к аппарату).

Аппарат установлен на 4 опоры, вес аппарата 16 т (т.е. нагрузка на опору 4 т).

Опорный лист опоры устанавливается на фундамент и прикручивается на анкерный болт (отверстие в опорной пластине).

Задал зафиксированное положение для опорного листа (нижняя поверхность, рис Нагрузка_закрепление).

Нагрузку в 4000 кг задал как дистанционную нагрузку на верх подкладного листа.

В результате расчета получилась какая-то глупость.

Подскажите, пожалуйста, как в данном случае корректно задать нагрузку и закрепление, чтобы рассчитать опору.

[CAE_Engineer]

Ваш аппарат полностью заполнен жидкостью?
если да - то такую задачу в Solid не решить !

Если Вы расчитываете опору без самого аппарата - то это не верно, так как в этом случае невозможно ПРАВИЛЬНО задать граничные условия!

Если к аппарату подходят какие-то "значимые" - с точки зрения жесткости трубы - их так же нужно учитывать - т.е. в расчетную схему нужно включить куски труб "некоторой" длины - в зависимости от их диаметра/жескости.

Если расположение этих труб не симметрично, но у Вас и реакция в опорах будет разная - а значит Вам нужно расчитывать все 4 опоры.

[hwarang]

Это опора по ГОСТ 26296. Рассчитанная на нагрузку 4 000 кг. Каким образом был проведен расчет такой опоры для составления ГОСТ (ведь опоры универсальны и рассчитаны только на нагрузку без учета специфики аппарата)?

[CAE_Engineer]

простите, Вам нужно что бы Ваш расчет соответствовал какому-то нормативному документу?
в данном случае ГОСТу ?

или Вам все же нужно знать реальную ситуацию с напряжениями и деформациями?

судя по конструкции и Вашему описанию - у Вас несимметричная нагрузка и не симметричные граничные условия!
что значит универсальная опора?
кто же знает - каким образом был выполнен "расчет" в ГОСТе?
*** особенно если учесть что все ГОСТы писались лет 40-50 назад!

[hwarang]

Сообщение от CAE_Engineer простите, Вам нужно что бы Ваш расчет соответствовал какому-то нормативному документу? в данном случае ГОСТу ?

Нет, интересуют реальные напряжения.

Сообщение от CAE_Engineer что значит универсальная опора?

Имеется в виду, что эту опору можно применять вне зависимости от того, жидкость в аппарате, газ или и то, и другое (у меня теплообменник).

Вопрос в том, можно ли уйти от конструкции аппарата и перенести нагрузку на опору, как отдельную конструкцию. Куда в этом случае правильно приложить нагрузку и какую, и где показать закрепление?

[Metkon]

В запас прочности примите распределение нагрузки от аппарата на ДВЕ опоры. Хотя в книге Величкина говится о трех опорах. Могу ошибиться в книге, но лучше перестраховаться и принять две опоры

[ФАХВЕРК]

Можно ведь чуть попроще пойти - собрать нагрузки, прикинуть напряжения посчитать швы... и что самое хитрое - формула N/A+M/W как была 40-50 лет назад такой и осталась...

----- добавлено через ~4 мин. -----

Сообщение от hwarang Вопрос в том, можно ли уйти от конструкции аппарата и перенести нагрузку на опору, как отдельную конструкцию. Куда в этом случае правильно приложить нагрузку и какую, и где показать закрепление?

У Вас силовой поток переходит через 2 вертикальных шва ( + может быть 2 горизонтальных) с корпуса аппарата на вертикальный лист опоры, с листа на швы двух вертикальных листов, через листы на горизонтальную пластину, а под ней отпор.... это ведь расчет в пределах баз металлических колонн.... есть напряжения, есть прочность сварных швов и материалов..... что ещё нужно?

[hwarang]

Сообщение от ФАХВЕРК Можно ведь чуть попроще пойти - собрать нагрузки, прикинуть напряжения посчитать швы... и что самое хитрое - формула N/A+M/W как была 40-50 лет назад такой и осталась...

Если не сложно, подскажите методику расчета. Затрудняюсь правильно приложить нагрузку(-и) и закрепление (-я).
С металлоконструкциями дела иметь не приходилось.
Как это правильно задать в модели или, может быть, проще рассчитать вручную по формулам?

[Dmitry88]

Так у тебя ведь есть готовая модель аппарата, приложи нагрузки от содержимого внутри него, задай граничные условия, сделай сгущение сетки на опорах и отправь на расчет. А потом посмотришь по напряжениям в опорах, выдержит или нет.

----- добавлено через ~1 мин. -----
Второй вариан - ручками по пособиям МК, расчет опор.)

[CAE_Engineer]

чуть-чуть добавлю:

кроме учета подходящих трубопроводов, следует учитывать ДЕФОРМАТИВНОСТЬ конструкции - на которую крепится сам аппарат!
т.е. если это какой-то жесткий фундамент - это одно - тогда несколько все проще

а вот если у Вас деформативность аппарата сопоставима с деформативностью (жескостью) конструкции на которую крепится аппарат, то Вам еще придется "как-то" пусть очень грубо - саму конструкцию моделировать - на которую опирается аппарат, иначе Вы не получите правильных реакций в опорах аппарата!


и еще - на сколько я понял - Вас болтовое крепление?
Или это просто "пространственная фиксация"?
Советую разобраться с этим вопросом, ибо Вам судя по всему нужно решать задачу с учетом контактов.


Вы судя по всему не поняли важности моего замечания :
Чем заполнен аппарат и полностью ли он заполнен?
Если аппарат заполняется жидкость полностью - тогда задача становится еще более сложной, так как жидкость не сжимаема - т.е. будет передавать усилия между поверхностями!

[ФАХВЕРК]

CAE_Engineer, хватит людей пугать. Простите. Мы ведь не космический корабль проектируем.

[Cfytrr]

Бочка на четырех лапах, если она не герметична то никакой несжимаемой жидкости в ней нет, простая гидростатика на стенки и дно сосуда.
Имхо тут две сложности:
1 опираются ли все 4 лапы равномерно, или имеет смысл считать что стоим только на 2 из них.
2 накладной лист усиления между ребрами лапы и стенкой бочки работает по нормали к поверхности только на сжатие, поэтому нужна контактная задача

[ETCartman]

нагрузки и закрепления как минимум надо поменять местами. нагрузка там где контакт - лучше приложить ее к самому концу по линии
заделка там где шов сварной. надо конечно и о стенке аппарата подумать - тонкая ли она. в конечном итоге консоли даже визуально не будет ничего. а вот к тонкой стенке 4 тонны - может и чего. обычно для таких вещей делают что то распределительное по периметру и к стене сосредоточенные нагрузки не прилагают. хотя если это какой то типовой сосуд (я просто не знаю) то может и ничего.

[Бахил]

Offtop: Да, ребята, скоро вы стульчак на даче начнёте в КЭ считать с учётом нелина
Рассчитывается вручную за 2 минуты. Для этого нужен только вес аппарата и всё.
А вот сама опорная конструкция... Что-то не видно на что будет опираться.

[ETCartman]

за две минуты (M/W) рассчитывается консоль и шов, для которой по идее даже и такой расчет избыточен (взять побольше - 4 тонны невесть какая нагрузка). Но поскольку это аппарат там много разных вопросов.
Самый главный вопрос - можно ли вообще такие вещи приваривать к стенке. Это же концентратор напряжений а если внешняя нагрузка (давление) пульсирующая то может быть снижен ресурс на усталость (дополнительные напряжения даже неизменные все равно учитываются).
Не видел я чтобы так вообще делали если честно. С конструктивной точки зрения такое крепление очень сомнительно. Если это не типовой узел для данного типа аппарата то к расчетам нужно вообще очень внимательно отнестить, а может даже и перепроектировать навеску.

ЗЫ Хотя может и типовой. Там на фотографии видно усиление вокруг цилиндра - то есть приварка консолей производится не к самой стенке а к обвязке, что OK
ЗЫ2 А вот кстати на первом рисунке где модель показано - обвязки уже не видно. Если автор решил что ее можно и убрать - это недальновидный поступок. Прикладывать локальное НДС к напряженной внутренним давлением рабочей стенки сосуда - не верно, даже при наличии очень точных расчетов сомнительно.

[Бахил]

Сообщение от ETCartman Самый главный вопрос - можно ли вообще такие вещи приваривать к стенке.

Хороший вопрос.
Сдаётся мне, что как всегда - купили импортный агрегат, а на опорах сэкономили.

[Cfytrr]

размеры бочки и лапы в студию!

[ETCartman]

вообще к аппаратам (химическим и прочим, подведомственным ростехнадзору) и сосудам избегают по возможности что то приваривать непосредственно. даже без нагрузки - просто прихватки и монтажные элементы оставлять. Все сварные швы в таких изделиях исследуются дефектоскопистами и никаких сторонних концентраторов быть как правило не должно. Нет, конечно ему ничего может и не быть в момент монтажа или сразу после, но поскольку основаная нагрузка - не постоянная, а давление как правило большое, может быть потом. Трещины всегда возникают от дефектов и никогда почти на ровном месте.
Тут расчет должен вертеться не вокруг опоры (которая ясно что понесет 4-8 тонн) а вокруг стенки самого сосуда. Подкладной лист - по моему не поможет тут снизить локальные напряжения. Лежать он просто должен, или висеть в чем то - совсем иной способ закрепления чем просто для строительной конструкции. К тому же если температура там - должна быть возможность расширения без стеснения деформаций.
что то тут не так в принципе.
если есть типовое решение - отступать от него нельзя. расчетом можно показать что угодно, тут расчеты несколько более сложные и выполняться должны специалистами.

[hwarang]

Сообщение от Бахил Рассчитывается вручную за 2 минуты. Для этого нужен только вес аппарата и всё. А вот сама опорная конструкция... Что-то не видно на что будет опираться.

Нагрузка от аппарата 16т на 4 опоры. Опирание на фундамент. Картинка прилагается. Буду очень благодарен, если Вы потратите 2 минуты своего времени и поможете с расчетом.

[hwarang]

Сообщение от ETCartman можно ли вообще такие вещи приваривать к стенке

Сообщение от Бахил на опорах сэкономили

Это самое стандартное решение. В любом справочнике по аппаратам химических производств найдете такие опоры. А сами опоры стандартизированы (ГОСТ 26296).

[Guterfreund]

По поводу приварки опор к обечайкам. Можно посчитать по ГОСТ Р 52857.5-2007 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от действия опорных нагрузок". По результатам МКЭ расчета еще нужно знать где и какие напряжения брать для оценки. Неопытный может накосячить, поэтому расчет по ГОСТ идеально в этом случае. Я про обечайку...

[hwarang]

Сообщение от Guterfreund По поводу приварки опор к обечайкам. Можно посчитать по ГОСТ Р 52857.5-2007 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от действия опорных нагрузок". По результатам МКЭ расчета еще нужно знать где и какие напряжения брать для оценки. Неопытный может накосячить, поэтому расчет по ГОСТ идеально в этом случае. Я про обечайку...

Совершенно верно. По поводу обечайки вопрос пока не стоит. Именно так и считаем, в том числе в ПАССАТе. А нужнен ли накладной лист, утолщение обечайки или ее усиление - это вопрос другой.

----- добавлено через ~9 мин. -----

Сообщение от ETCartman Тут расчет должен вертеться не вокруг опоры (которая ясно что понесет 4-8 тонн) а вокруг стенки самого сосуда. Подкладной лист - по моему не поможет тут снизить локальные напряжения

Сейчас для меня стенка сосуда - не вопрос. Воздействие опоры на обечайку считаем по ГОСТ Р 52857.5-2007 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от действия опорных нагрузок" или в программе ПАССАТ. По результатам расчета определяется, нужен ли подкладной лист, усиление или утолщение обечайки.
Сейчас же меня интересует расчет именно опоры. То, что она "понесет", мне уже не первый человек говорит, но пока никто не может подсказать, как посчитать.

[Guterfreund]

Сообщение от hwarang Сейчас же меня интересует расчет именно опоры. То, что она "понесет", мне уже не первый человек говорит, но пока никто не может подсказать, как посчитать.

А в ПАССАТ-е опор нет? Может посмотреть как там оценивается? Я бы швы прикинул на срез, да нижний лист на изгиб и дело с концом...

[hwarang]

Сообщение от Guterfreund А в ПАССАТ-е опор нет? Может посмотреть как там оценивается? Я бы швы прикинул на срез, да нижний лист на изгиб и дело с концом...

К сожалению, расчета самих опор нет. Только их воздействие на обечайку. Подскажите по швам и изгибу листа? Я думал в SolidWorks будет не так сложно задать нагрузки и закрепления, чтобы рассчитать.

[hwarang]

Сообщение от Cfytrr азмеры бочки и лапы в студию!

Внутренний диаметр аппарата 1400 мм, толщина стенки предварительно 10 мм.
Размеры опоры на картинке. Стандартная по ГОСТ 26296 с увеличенным вылетом.

[Guterfreund]

Сообщение от hwarang Подскажите по швам и изгибу листа? Я думал в SolidWorks будет не так сложно задать нагрузки и закрепления, чтобы рассчитать

Ну швы только аналитикой! В общем, я бы смоделировал кусок обечайки вместе с опорами, задал бы внутренне давление с учетом гидростатики + вес и прочие нагрузки, под горизонтальный лист опоры участок недеформируемого листа, фиксация через шпильку + контакт между опорой и фундаментом...

[Бахил]

На 4т достаточно швов 6мм с каждой стороны ребра.

[Cfytrr]

hwarang,
Нагрузка только на донышко 16 тонн, на стенки гидростатики нет.
Все листы 10 мм, ребра (8 мм)

деформации, см


напряжения кг/см2

[ETCartman]

Сообщение от hwarang Я думал в SolidWorks будет не так сложно задать нагрузки и закрепления, чтобы рассчитать.

Там несложно сделать это, странно что вы не сделали. Можете выложить модель в формате STEP - я вам приложу. Там расчет занимает несколько минут - вместо перекура.

[hwarang]

Сообщение от Бахил На 4т достаточно швов 6мм с каждой стороны ребра.

Вы рассчитывали или по опыту? По ГОСТ для этой опоры катеты сварных швов 4 мм. Хотя я, конечно, сторонник запаса.

Сообщение от Cfytrr Все листы 10 мм, ребра (8 мм)

Подскажите, в чем считали. Интересно.

Сообщение от ETCartman Там несложно сделать это, странно что вы не сделали. Можете выложить модель в формате STEP - я вам приложу. Там расчет занимает несколько минут - вместо перекура.

Если Вам не сложно, буду признателен. Файл прикладываю. Хочется разобраться.
P.S. А почему формат файла именно STEP?

[ETCartman]

Ну вот по тупому прикинул совершенно быстро. Сохранил сборку как часть и слил детали в одно тело. У меня ограниченная версия солидворкса- симулейшн не полный, к тому же настройки все имперские, приложил 10,000 фунтов
и там где сварка - заделка. Это совершенно оценочная схема, которой в принципе достаточно для такого рода конструкции. Чтобы устойчивость оценить - надо в CalculiX перекидывать geo файл или в ансис считать, потому что у меня этого модуля нет (ANSYS полная версия, Solidworks Simulation чисто статика - в составе премиум версии)
Вся модель с рузультатами расчетов весит сотню мегабайт поэтому результаты для вьювера тут выкладываю.
Уровень напряжений - смотря как контакт считать, в целом не большой.
Выше вам человек более детально посчитал модель в Настране по моему, вместе с аппаратом. Что кстати не плохо, потому что МКЭ расчет наглядней чем по ГОСТу (хотя и одно и то же должно получиться - легче данные задавать)

[Бахил]

Сообщение от hwarang По ГОСТ для этой опоры катеты сварных швов 4 мм.

Если шов равнопрочный (заводской, автоматом), то хватит и 4. Если варить вручную, то 6.

[hwarang]

Сообщение от Бахил Если шов равнопрочный (заводской, автоматом), то хватит и 4. Если варить вручную, то 6.

Спасибо. Подскажите, пожалуйста, как это считается.

Сообщение от ETCartman Ну вот по тупому прикинул совершенно быстро

Большое спасибо за участие.
Приблизительно так я и задавал еще до выноса вопроса на форум. Дело в том, что мне показалась не очень правдоподобной такая деформация опорного листа опоры (между ребрами вверх от реакции опоры).
На одном из форумов предложили выбрать заделку для нижней поверхности опорного листа и приложить по оси аппарата дистанционную нагрузку (см. картинку).
Какое Ваше мнение по этому поводу?

Сообщение от Cfytrr Нагрузка только на донышко 16 тонн, на стенки гидростатики нет. Все листы 10 мм, ребра (8 мм)

Большое спасибо за проделанную работу! Подскажите, куда Вы прикладывали силы, куда закрепления.

[Cfytrr]

hwarang

[Vavan Metallist]

Offtop: А как это может быть нагрузка только на денышко?

[Cfytrr]

Vavan Metallist,
Для того чтоб узнать нагрузку на стенки нужно знать как минимум высоту бочку и уровень установки лап, и так как, имхо, в этой схеме отсутствие внутреннего давления на стенки только усугубляет ситуацию то для прикидочного расчета загружаем только донышко.

[ETCartman]

Сообщение от hwarang Приблизительно так я и задавал еще до выноса вопроса на форум. Дело в том, что мне показалась не очень правдоподобной такая деформация опорного листа опоры (между ребрами вверх от реакции опоры). На одном из форумов предложили выбрать заделку для нижней поверхности опорного листа и приложить по оси аппарата дистанционную нагрузку (см. картинку). Какое Ваше мнение по этому поводу? .

В первый раз вы задавали тогда правильно. Во второй раз (то что вам на форуме посоветовали) = неправильно совершенно. Потому что в заделке равнодействующая усилий будет момент и сила, а вы пытались приложить только силу.
А то что опорный лист деформируется - это обычная вещь для такого рода конструкций, например баз колонн. Это все учитывают всегда, например вручную рассчитывают пластинку на давление. Пластинка опорная должна быть достаточно жесткой.

[hwarang]

Сообщение от Cfytrr деформации, см

Подскажите, лапа закреплена на фундаменте с помощью фундаментного (анкерного) болта. В этом случае отрыва от фундамента быть не должно? Как это задать в расчетной программе? В SW есть соединитель под названием "болт основания", правда пока не разобрался, как его использовать. Кто-нибудь пользовался, может подсказать?
Какое Ваше мнение по приложению нагрузки/закрепления на картинках в посте №33?

Сообщение от ETCartman А то что опорный лист деформируется - это обычная вещь для такого рода конструкций, например баз колонн

Все же как-то неправдоподобно выглядит деформация от силы реакции опоры. Особенно с учетом того, что плита на анкерном болте. Может быть, не стоит прикладывать жесткую заделку по периметру накладного листа? Если посмотреть пост №28, то накладной лист вместе с обечайкой все-таки имеет определенную деформацию.

[Cfytrr]

Сообщение от hwarang Подскажите, лапа закреплена на фундаменте с помощью фундаментного (анкерного) болта.

Нет, лапа просто стоит на основании с коэфф трения 0.2. "Отрыв" лапы происходит из-за общей деформации стенок бочки, стенки бочки прогнулись -> лапа повернулась -> опорный лист пытается выдернуть анкерный болт, но его в схеме нет. Надо ли учитывать такое выдергивание при подборе анкерного болта вопрос дискуссионный.

Сообщение от hwarang нагрузки/закрепления на картинках в посте №33?

Первая схема, имхо, ближе к правде чем вторая. Только вот нагрузку я бы задавал не в форме давления на опорный лист (чай на жестком основании стоим, а не на песке), а непосредственно к ребрам (если с запасом то к крайним точкам ребер).

[ETCartman]

Сообщение от hwarang Все же как-то неправдоподобно выглядит деформация от силы реакции опоры. Особенно с учетом того, что плита на анкерном болте. Может быть, не стоит прикладывать жесткую заделку по периметру накладного листа? Если посмотреть пост №28, то накладной лист вместе с обечайкой все-таки имеет определенную деформацию.

Консоль - статически определимая конструкция сама по себе. Поэтому деформации конструкции за заделкой не меняют НДС в ней самой. По хорошему конечно надо сделать сварные швы и заделывать по из катетам. Анкерный болт - от горизонтальных воздействий, никак влиять не должен.
В принципе если у вас вся модель есть в солидворкс - вы можете целиком посчитать там все. Например 1/4 конструкции с учетом циклической симметрии

[hwarang]

Сообщение от ETCartman если у вас вся модель есть в солидворкс - вы можете целиком посчитать там все

Как раз целую модель и не строил. Аппарат - теплообменник с около 2000 трубками. Да и массу для расчета нагрузки на опору беру при гидроиспытаниях. Поэтому хотел разобраться, можно ли корректно провести расчет опоры без остального аппарата, приложив к опоре нагрузку от его массы (и куда), а также задав правильные контакты/закрепления.

Сообщение от Cfytrr олько вот нагрузку я бы задавал не в форме давления на опорный лист (чай на жестком основании стоим, а не на песке), а непосредственно к ребрам (если с запасом то к крайним точкам ребер)

Просто я считал, что сила реакции опоры действует равномерно на всю опорную поверхность пластины. Как ее заставить не деформироваться от реакции опоры? Я думал, она будет оставаться недеформированной, а в местах приварки ребер будут места концентрации напряжений.

[ETCartman]

Сообщение от hwarang Как раз целую модель и не строил. Аппарат - теплообменник с около 2000 трубками. Да и массу для расчета нагрузки на опору беру при гидроиспытаниях. Поэтому хотел разобраться, можно ли корректно провести расчет опоры без остального аппарата, приложив к опоре нагрузку от его массы (и куда), а также задав правильные контакты/закрепления. Просто я считал, что сила реакции опоры действует равномерно на всю опорную поверхность пластины. Как ее заставить не деформироваться от реакции опоры? Я думал, она будет оставаться недеформированной, а в местах приварки ребер будут места концентрации напряжений.

Я имел в виду обечайку и опору - такой расчет в принципе более полный и служит проверкой того что вы считали по формулам. Трубки при этом включать в модель не обязательно.
Реакцию как правило всегда и рапределяют по опорной плите, чтобы потом подобрать ее толщину по напряжениям. контактная задача зависит от множества нюансов опирания, поэтому равномерное распределение идет в разумный запас.
Концентрация напряжений играет роль там где напряжения переменные. Там где они постоянные - конкретно в вашей опоре, нет проблем в том что локальные напряжения будут значительно выше предела