J

Оси координат элементе х и у лежат в плоскости, образуемой узлами I, J и К.

• К

Tout

У

Pout

X

Рис. 2.13. Геометрия элемента PIPE 18

щий другому элементу (например, узел присоединенного прямого трубчатого элемента). Исходные и расчетные координаты по окружности трубы определяются в качестве 0° при расположении на оси Y системы координат колена и в качестве 90° при расположении на оси Z системы координат элемента.

Применяется только концентрированная матрица масс элемента.

Гибкость и множители концентрации напряжений, учитываемые в элементе, вычисляются следующим образом.

Множитель гибкости в комплексе ANSYS = 1.65/(h(l + PrXk/tE)) или 1.0, применяется больь -е значение (используется при KEYOPT(3) = 0 или 1 и неуказанном значении FLXI).

Множитель гибкости по Карману = (10 + 12h2)/(l + 12h2) (используется при KEYOPT(3) = 2 и неуказанном значении FLXI).

Множитель гибкости пользователя = FLXI (в плоскости) и FLXO (вне плоскости элемента), может иметь любые положительные значения.

Во всех случаях по умолчанию FLXO = FLXI.

Коэффициент концентрации напряжений = 0.9/h2/3 или 1.0 (в зависимости от того, что больше), используется в случае, когда значения SIFI или SIFJ не указаны или меньше 1.0, и должен быть положительным, где h = tR/r2, t - толщина, R -радиус кривизны, г - средний радиус, Е - модуль Юнга.

Хк = 6 (r/t)4/3 (R/r)1/3 при KEYOPT(3) = 1 и R/г > 1.7, в противном случае Хк = 0.

Р - Р; - Рп при Р( - Рп > 0, в противном случае Р = 0, Р; = внутреннему давлению, Ро = внешнему давлению.

Если охватываемый угол полного колена меньше 360/(n(R/r))°, значение признака KEYOPT(3) = 1 не должно использоваться.

В расчетах трубопроводов для создания исходных данных элемента может использоваться модуль PIPE препроцессора PREP7.

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J, К (узел К лежит в плоскости колена со стороны центра кривизны по отношению к линии I-J).

Степени свободы - UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. Геометрические характеристики:

-OD - наружный диаметр трубы;

-TKWALL - толщина стенки;

-RADCUR - радиус кривизны;

-SIFI - коэффициент концентрации напряжений в узле I;

-SIFJ - коэффициент концентрации напряжений в узле J;

-FLEXI - коэффициент гибкости в плоскости;

-DENSFL - плотность протекающей жидкости;

-DENSIN - плотность внешней изоляции;

-TKIN - толщина слоя изоляции;

-TKCORR - допускаемая толщина слоя коррозии;

-(пробел);

-FLXO - коэффициент гибкости вне плоскости. Во всех случаях по умолчанию FLXO - FLXE

Свойства материала - EX, ALPX (или СТЕХ или THSX), PRXY (или NUXY), DENS, GXY, DAMP.

Нагрузки, распределенные на поверхности:

-давления: 1-PINT, 2-РХ, 3-PY, 4-PZ, 5-POUT. Объемные нагрузки:

-температуры: TOUT(I), TIN(I), TOUT(J), TIN(J) при KEYOPT (1) - О, или TAVG(I), T90(I), T180(I), TAVG(J), T90(J), T180(J) при KEYOPT (1) - 1.

Специальные возможности:

-большие перемещения;

-рождение и смерть.

KEYOPT(l) - представление температур:

-О — градиент температуры по толщине стенки;

-1 - градиент температуры по диаметру.

KEYOPT(3) - множитель гибкости (если значение FLEX не указано):

-О - используется значение множителя гибкости комплекса ANSYS (без учета давления);

-1 — используется значение множителя гибкости комплекса ANSYS (с учетом давления);

-2 - используется значение множителя гибкости по Карману. KEYOPT(6) - признак вывода компонентов усилий и моментов:

-0 - печать компонентов усилий и моментов не производится;

-2 - печать компонентов усилий и моментов производится в системе координат элемента.

Расчетные данные элемента

Выходная расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

-узловые перемещения, включенные в полное узловое решение;

- дополнительные расчетные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.13.

Напряжения вычисляются на внешнем диаметре трубы, уменьшенном на удвоенную толщину допустимого слоя коррозии. Осевое напряжение включает эффект внутреннего давления (замкнутый конец). Кроме того, на каждом конце элемента выводятся максимальные и минимальные значения главных напряжений и эквивалентные напряжения. Эти значения определяются на внешней поверхности и не определяют напряжений в точках, лежащих на окружности трубы. Осевое напряжение не включает осевого компонента поперечного теплового напряжения. Главные и эквивалентные напряжения учитывают компоненты напряжений, обусловленные поперечной силой.

Таблица 2.13. Описание выходных данных элемента PIPE18

Объект Определение

ELНомер элемента

NODESУзлы -1, J

MATНомер материала

VOLU:Объем

ХС, YC, ZCКоординаты точки вывода результатов

CORALДопускаемая толщина слоя коррозии

TEMPTOUT(I), TIN(I), TOUT(J), TIN(J)

TEMPTAVG(I), T90(l), T180(l), TAVG(J), T90(J), T180(J)

PRESPINT, PX, PY, PZ, POUT

FFACTКоэффициент гибкости элемента

MFOR:(X, Y Z)Компоненты усилий в элементной системе координат в узлах I и J

MM0M:(X, Y, Z)Компоненты моментов в элементной системе координат в узлах I и J

SFACTI, SFACTJКоэффициенты концентрации напряжений в узлах I и J

STHНапряжение, соответствующее максимальному температурному градиенту

по толщине стенки

SPR2Давление для вычисления напряжений в хомутах при использовании

стандартов расчетов

SMI. SMJНапряжения, вызванные моментами усилий в узлах I и J

при использовании стандартов расчетов SDIRОсевое напряжение

SBENDМаксимальное изгибное напряжение на наружной поверхности

STКасательное напряжение на наружной поверхности, вызванное кручением

v.SSFКасательное напряжение, вызванное перерезывающими силами

S:(1MX, 3MN, INTMX, EQVMX) Максимальное главное напряжение, минимальное главное напряжение.

максимальное эквивалентное напряжение по Трескау и Сен-Венану

и по фон Мизесу (на наружной поверхности) S:(AXL, RAD, Н, ХН)Осевое, радиальное, окружное и касательное напряжения

S:(l, 3, INT, EQV)Максимальное главное напряжение, минимальное главное напряжение,

максимальное эквивалентное напряжение по Трескау и Сен-венаму

и по фон Мизесу

EPEL:(AXL, RAD, Н, ХН)Осевая, рвдиальная. окружная и касательная деформации

EPTH:(AXL, RAD, Н) Осевая, радиальная, окружная и касательная температурные деформации

2.10.14. PIPE20-

прямая пластическая труба

Описание элемента

Элемент PIPE20 является элементом с одной осью, поддерживающим свойства растяжения - сжатия, кручения и изгиба. Элемент имеет шесть степеней свободы