[Chernykh]

Здравствуйте!
Возник такой вопрос - какие напряжения и в какой зоне считает ГОСТ 52857.2 при расчете торосферических днищ?

Расчет днища по ГОСТ (рис 1) показал значение 168 МПа. Расчет днища в ансисе показал максимальное значение SINT=257 МПа (рис. 2).
Если я правильно понимаю, то самое опасное место на стыке сферической и торовой части днища. Почему ГОСТ ошибается в определении напряжений, хотя днища такого типа используются повсеместно?

[ETCartman]

А вы выложите хотя бы STEP/IGES файл с геометрией днища

[СергейД]

повторите расчет при других размерах и толщинах.
решите просто цилиндр....
в данном случае (для этой формы) я больше верю МКЭ.
тип элементов советую 281. или сделайте осесимметричную постановку.

[ETCartman]

думаю что самое вероятное - нестыковка данных заданных в мкэ и гостовских. надо смотреть геометрию, которую гост предусматривает для расчета, из записки не видно какие там r1, R и D
потому как задача тут по сути очень простая.

[mainevent100]

Сообщение от IU_Chernykh Почему ГОСТ ошибается в определении напряжений, хотя днища такого типа используются повсеместно?

Offtop: до чего дошел прогресс! у человека ни малейшего сомнения в правильности расчета МКЭ, вопрос сразу сформулирован "почему ГОСТ ошибается"

[ETCartman]

Сообщение от mainevent100 Offtop: до чего дошел прогресс! у человека ни малейшего сомнения в правильности расчета МКЭ, вопрос сразу сформулирован "почему ГОСТ ошибается"

В МКЭ зависит от расчетной схемы многое, что требует определенных знаний чтобы задать правильно. в общем случае МКЭ более чувствительно к уровню начальной подготовки чем печатные нормы. А гост тот же МКЭ по сути, просто результаты сведены в форму диаграмм и формул. Так что тут явно проблема ни в том и не в другом, а в несоответствии одного другому.

[mainevent100]

Сообщение от ETCartman в общем случае МКЭ более чувствительно к уровню начальной подготовки чем печатные нормы

вот я и подумал, у кого уровень начальной подготовки повыше - у составителей ГОСТа или IU_Chernykh? составители ГОСТа не правильно вывели формулу или IU_Chernykh не правильно составил расчетную схему?
лично, конечно, ни с кем не знаком, но, извиняйте, пока ГОСТу доверия побольше Я бы в первую очередь искал ошибку в своем расчете, а не в ГОСТе, но автор темы уверен в непогрешимости своего расчета

[СергейД]

гост не может описать все ситуации. и может быть неточен в конкретном диапазоне параметров.
это даже не аналитическое решение.

[Guterfreund]

Я лично уверен в ГОСТ-е, особенно для таких простых расчетных случаев. Сравнение напряжений так, как делает автор топика не совсем корректно. Если выражать напряжение из формулы ГОСТ для определения допускаемого давления, мы получаем величину номинального напряжения. В общем случае это мембранная составляющая, действующая по всему кольцевому сечению.

Напряжения из МКЭ нужно тоже как-то категоризировать. Брать максимальное напряжение не совсем корректно. Это ведь оболочечная модель. Я бы взял мембранные напряжения и проверил бы главные напряжения. Те из них, которые направлены вдоль образующих, думаю, и будут равны напряжению из ГОСТ.

[Chernykh]

ETCartman, файл формата sat прилагаю.

Сообщение от СергейД решите просто цилиндр....

решение обечайки совпадает с НТД (рис. 3 и 4).(масшт коэф 500).

Сообщение от СергейД в данном случае (для этой формы) я больше верю МКЭ.

я тоже, тк ГОСТ скорее всего считает по безмоментной теории. но уж слишком большая разница получается.

Сообщение от ETCartman думаю что самое вероятное - нестыковка данных заданных в мкэ и гостовских. надо смотреть геометрию, которую гост предусматривает для расчета, из записки не видно какие там r1, R и D потому как задача тут по сути очень простая.

расчет специально проводился для одинаковых данных. Рис. 5 - геометрия. Высота днища = 972мм
Guterfreund, выложил карты s1, s2, s3 (в архиве). В том и дело, что совпадений нет. поэтому непонятно какую категорию считает ГОСТ.

[Guterfreund]

Да, не все так просто.

Тогда можно поступить следующим образом: в краевой зоне у нас возникают изгибные напряжения. Судя по всему, при возникновении пластического шарнира произойдет потеря несущей способности сечения. Напряжения изгиба в краевой зоне можно отнести к общим изгибным и оценить по 1.5*сигма. В Вашем случае получится 1.5*168 = 252 МПа. Эта цифра уже очень похожа на Вашу интенсивность напряжений.

[Chernykh]

Guterfreund, т е если я правильно понимаю ГОСТ оценивает категорию (общие мембранные), считая что для категории (общ мемб+общ изгибные) условия прочности выполняются автоматически ? конечно только для тех диапазонов геометрических размеров (условия применимости формул и определения типов днищ), которые ГОСТ прописывает.

[Guterfreund]

Насколько я понимаю, в ГОСТ заложены принципы предельных состояний. Я лично не пытался вывести полученные в ГОСТ формулы. Вероятно для данного типа днища возникновение пластического шарнира в краевой зоне является этим предельным состоянием и учтено в расчетной формуле...

[Chernykh]

Спасибо, через пару дней рассчитаю пару днищ с другими размерами для сравнения.

[Guterfreund]

Тема интересная и для меня тоже актуальная. Буду благодарен, если сообщите в этой теме о результатах...

[СергейД]

Эту конструкцию я бы сделал параметрически макросом и пустил в цикле хоть сотню вариантов (с программированием формул СНИП). вполне можно сделать осесимметричную или сектор с наложением граничных условий симметрии.

[ETCartman]

Краевые напряжения практически одинаковы во всех 3х программах при более или мелкой сетке

Solidworks Simulation - объемные тетраэдры порядка 340 МПа эквивалентное фибровое по Мизесу в растянутой зоне. (Максимальные получилось в зоне сингулярности - но я анализировал фибровые от краевого эффекта)

в ANSYS WB оболочками - где то то же самое и вышло.

CalculiX - оболочечные элементы с редуцированным интегрированием - осредненные краевые напряжения порядка 335-340 мпа (максимальные получились в очень локальной сингулярной зоне потому что я моделировал одну четвертую и не совсем корректно задал условия симметрии - просто чтобы не возиться с локальной системой координат
конечно такие задачи целесообразней решать осесимметричными но просто оболочками более наглядно и безо всяких сингулярностей. step файлы геометрии и расчетную модель прилагаю в архиве

По ГОСТу коэффициент бета2 определяется по графику - краевые напряжения 340 МПа
но только если считать без двойки.

Просто данные формулы считают не упругие напряжения а предельные нагрузки. Это описано в первой части норм. А упругие изгибные напряжения допускаются довольно большие.

[shifr]

Сообщение от Guterfreund Тема интересная и для меня тоже актуальная.

т.к. для меня не актуально... из наблюдений
Емкость запроектированная и изготовленная по ГОСТ имеет толщину стенки 10 мм. Такая же , но привезенная из Германии--3 мм. Немецкая на цилиндрической части имеет....назовем их обручи ... из швеллера примерно № 10.
Так, что-то в "размять мозги"

[Kot2012]

Сообщение от shifr Так, что-то в "размять мозги"

Пример то учебный, сравнение расчетов по ГОСТ и энсис или другими численными методами. Так как не у всех есть тяжелые комплексы, то сравнение имеет практический смысл.Что касается Германии, то исходя из потребностей и фирменного технологического оборудования вполне реально, используя численные методы , применить высокопрочные стали , а то композиционные материалы, оптимизировать конструкцию по толщине, вводя шпангоуты, и подкорректировать профиль днища из условий равнопрочности. А также при серийном производстве проводить проверку контрольными испытаниями как текущими- рабочими нагрузками, так и выборочными - до разрушения.Так что тема не для "размять мозги".

[ETCartman]

Сообщение от Kot2012 Пример то учебный, сравнение расчетов по ГОСТ и энсис или другими численными методами. Так как не у всех есть тяжелые комплексы, то сравнение имеет практический смысл.Что касается Германии, то исходя из потребностей и фирменного технологического оборудования вполне реально, используя численные методы , применить высокопрочные стали , а то композиционные материалы, оптимизировать конструкцию по толщине, вводя шпангоуты, и подкорректировать профиль днища из условий равнопрочности. А также при серийном производстве проводить проверку контрольными испытаниями как текущими- рабочими нагрузками, так и выборочными - до разрушения.Так что тема не для "размять мозги".

Пример самый что ни на есть рабочий. "Тяжелые комплексы" это маркетинговый термин, как минимум десяток открытых программ считают то же самое - выше по ссылке я посчитал то же самое в CalculiX за пару минут. Из расчета видно что все эти комплексы бесполезны потому что гост считает более надежно и экономно - по методу предельных нагрузок.
А все аппеляции к "тяжелым комплексам", "все так делают", "немцы" и тд. - вы просто трансируете карго-культ, заменяя цель на какие то отвлекающие понятия. Смысл дорогих конечно-элементных программ в связке с CAD и то что можно делать раз в 5 быстрее (рассмотреть больше вариантов при проектировании) а не в том что они делают нечто особенное.
Шпангоуты с тонкой стенкой имеют большой смысл при проектировании - более надежно в случае возникновения трещины.

[Kot2012]

Сообщение от Kot2012 Пример то учебный

Сообщение от ETCartman Пример самый что ни на есть рабочий.

Да как ни называй, смысл то очевиден, проверка расчетной модели численными методами насколько можно полагаться на ГОСТ, а уж какими программами Вам виднее.Вы разобрались - гост более надежно и экономно. По поводу немцы, китайцы и т.д., да мне без разницы. Я влез то только по одной причине, была ссылка на емкости из германии, 3мм стенки, обручи..и предложение отправить в "размять мозги". Но из рассматриваемого в теме примера видно, форма днища неоптимальна по профилю. При реальном проектировании пришлось бы добавить нагрузки от условий крепления на месте эксплуатации, транспортно-погрузочных операций и т.д.Тогда уже возможно возникла бы необходимость корректировки профиля днища, введения шпангоутов, местных накладок-усилений и прочего. И в этом случае удобнее численные методы.

[shifr]

используя численные методы , применить высокопрочные стали , а то композиционные материалы, оптимизировать конструкцию по толщине

И там и там пищевая нержавейка , и без композитов и шпангоутов... емкость пришла в разобранном виде ...собирали при мне.. и никаких фирменных рабочих.

А также при серийном производстве проводить проверку контрольными испытаниями как текущими- рабочими нагрузками

Так 15 лет уже в эксплуатации...

так и выборочными - до разрушения.

А мы неучи не знали)

Сообщение от Kot2012 Так что тема не для "размять мозги".

У кого-то форуме было про майского жука...

[Chernykh]

Сообщение от Guterfreund Буду благодарен, если сообщите в этой теме о результатах...

Рассчитал еще крышку (Dвнутр=1000, толщ 4, рад сферы = 800, рад тора = 155, высота = 250).
Напряжения по гост 373 МПа.
Напряжения SINT в месте перехода = 564 МПа.
Делим одно на другое получаем вновь 1,5...

Сообщение от Kot2012 Но из рассматриваемого в теме примера видно, форма днища неоптимальна по профилю. При реальном проектировании пришлось бы добавить нагрузки от условий крепления на месте эксплуатации, транспортно-погрузочных операций и т.д.

Днище, указанное в теме, взято с реального объекта.

[ETCartman]

Сообщение от IU_Chernykh Напряжения SINT в месте перехода = 564 МПа.

Логично, нужно брать не Мизеса и не SINT а считать по ГОСТовским соотношениям исходя из метода предельных нагрузок.
Общие изгибные - как раз те что возникают в зоне краевого эффекта, они тут и образуют краевой эффект вместе с мембранными.
Если считать исходя из предельных нагрузок непосредственно по МКЭ - то напряжений как таковых не будет, а будет нагрузка при которой пластические деформации захватывают всю толщину стенки, после чего расчет расходится. Поэтому они и пишут про "условные напряжения", имеется в виду нормированные к предельному состоянию сосуда. Правда упругие напряжения там все равно могут понадобиться при расчете - но уже в другом месте, там где считают на усталость (другой раздел того же госта)
если бы речь не шла об изгибе а только о безмоментном состоянии то все бы сошлось - как в первом соотношении внизу по ссылке. Для изгиба от момента появления пластических деформаций в крайних фибрах до полного распространения пластических деформаций - разница в полтора раза.
Линейный момент сопротивления W=b*t^2/6
Пластический момент сопротивления Wpl=b*t^2/4
В данном случае НДС более сложное - потому что присутствует как изгиб, так и осевое НДС. Для другой геометрии и другой зоны - соотношение может оказаться несколько другим.
В общем обобщая все сказанное и найденное - классический метод конечного элемента для такого рода практических оценок пригоден мало.

[Chernykh]

В общем результаты данной исследовательской работы, если кому интересно, я привел на данной страничке .
Если вкратце, то никто не ошибается - прав и ГОСТ, и АНСИС, просто разные подходы.
Спасибо за помощь, многое прояснило.