ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Степакова Мария Олеговна

• Степакова Мария Олеговна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Степакова Мария Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ВЫБОР ОБЪЕКТА И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Объект исследований

1.1.1 Обоснование выбора объекта исследований

1.1.2 Теплообменные аппараты [15-21]

1.1.3 Трубчатые выпарные аппараты [20]

1.1.4 Рекуператоры для промышленных печей [51]

1.1.5 Применяемые материалы и их химически состав

1.1.6 Нормативы на ремонт оборудования [52]

1.1.7 Влияние коррозии

1.2 Выбор направления исследования

Выводы по главе и формулировка задач научного исследования

Глава 2 МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

2.1 Основные положения теории знакопеременной циклической

термопластичности [8, 33]

2.2. Математическая модель пластического течения материала при нестационарном термомеханическом нагружении [18, 27, 38-40, 59]

2.3 Математическая модель кинетики процесса накопления

повреждений [18, 32, 38-40, 59]

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Глава 3 МЕТОД И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ НАКОПЛЕННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

3.1 Постановка задачи

3.2 Метод решения

3.3 Алгоритм расчета

3.4 Программное обеспечение метода и алгоритма расчета несущей

способности и ресурса трубчатых элементов конструкций

Выводы по главе

Глава 4 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

4.1 Условия численного эксперимента

4.2 Исследование скорости накопления повреждений при синхронном изменении во времени осевого усилия и внутреннего давления

4.3 Исследование скорости накопления повреждений при очередном нагружении осевым усилием и внутренним давлением

4.4 Исследование скорости накопления повреждений при очередном нагружении внутренним давлением и осевым усилием

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Свидетельство о государственной регистрации

программы для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг кода программы LifeCycle

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Интерфейс программы ;^еСус1е

ВВЕДЕНИЕ

Трубчатые элементы наиболее широко распространены в современном машиностроении. Грануляторы, колонные и выпарные аппараты, сепараторы, нагреватели и др. имеют в своей конструкции трубку. Для кожухотрубчатых теплообменников и технологических трубопроводов трубчатый элемент является основным.

На производствах, предприятиях, заводах задают высокие требования к надежности конструкции, длительности безаварийной эксплуатации отдельных её элементов. Для успешного достижения поставленных задач необходимо надежное определение оценки ресурса конструкций, как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации конструкции. Однако эксплуатационные условия работы машиностроительных объектов характеризуются многопараметрическими нестационарными воздействиями, приводящими к упругопластическим деформациям элементов конструкций и деградации начальных прочностных свойств материала, что вызывает накопление повреждений конструкции.

Опыт показывает, что повреждение материала конструкций имеет локальный характер. От их количества зависят прочностные свойства конструкционных материалов. В процессе эксплуатации дефекты развиваются, что приводит к общей деградации и, в конечном счете, к возникновению и распространению макроскопической трещины, притом ресурс непосредственно зависит от параметров процесса развития дефектов. В связи с этим ресурс конструктивных элементов определяется ресурсом их опасных зон с наибольшими темпами процессов деградации, параметры которых могут сильно отличаться из-за различия конструктивных особенностей, технологии изготовления, свойств конструкционных материалов, режимам эксплуатации. Каждому режиму эксплуатации

соответствуют свои опасные зоны с различными темпами накопления повреждений по различным механизмам деградации. Это обстоятельство обуславливает зависимость процессов накопления повреждений в каждой зоне конструктивного узла от фактической истории эксплуатации. Очень часто опасные зоны являются недоступными для обследования с помощью неразрушающих средств контроля. Постепенно развивающиеся неконтролируемые процессы деградации могут привести к внезапным преждевременным отказам работоспособности конструкции. На основании этого актуально создание надежной модели прогнозирования ресурса конструкции, с возможностью учитывая отклонений в режимах работы.

Прогнозирование ресурса прочности материала конструкции путем расчетного моделирования реальных процессов связано с необходимостью выполнения решения краевой задачи, для большого числа циклов. Ручное решении такого рода задач становится недопустимым, а упрощенные методы решения имеют большие погрешности. В связи с этим возникает задача разработки численных методов и эффективных алгоритмов для решения задач с помощью современных ЭВМ.

Разработка программного продукта предназначена для облегчения проектно-вычислительной работы инженера-конструктора. Программный продукт производит вычисления с высокой степенью точности, которой трудно достичь, делая аналогичные расчеты ручным методом. Также экономится рабочее время инженера-конструктора, позволяя ему увеличить свою производительность и заработную плату.

Перечисленные соображения свидетельствуют об актуальности разработки методик расчетной оценки усталостной долговечности конструкций при нестационарных термомеханических режимах нагружения, которые базируются на моделировании реальных физико-механических процессов, протекающих в материале конструкции с помощью ЭВМ.

Основными задачами являются разработка метода расчета повреждений, возникающих в трубчатом элементе при нестационарном термомеханическом нагружении, а также разработка алгоритма расчета трубчатых элементов конструкций при упругопластическом деформировании.

Общей целью данной работы является разработка программного обеспечения, предназначенного для расчета трубчатых элементов конструкций и анализа их ресурса и долговечности.

Разрабатываемый программный комплекс инженерного анализа долговечности и ресурса трубчатых элементов конструкций может найти применение на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслей промышленности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И РЕСУРСА ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ»

Актуальность работы

Актуальность данной работы обусловлена широким распространением в конструкциях машин и аппаратов трубчатых элементов, испытывающих нестационарное термомеханическое нагружение. На производствах, предприятиях, заводах задают высокие требования к надежности конструкции, длительности безаварийной эксплуатации отдельных её элементов. Для успешного достижения поставленных задач необходимо надежное определение оценки ресурса конструкций, как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации конструкции. Однако эксплуатационные условия работы машиностроительных объектов характеризуются многопараметрическими нестационарными воздействиями, приводящими к упругопластическим деформациям элементов конструкций и деградации начальных прочностных свойств материала, что вызывает накопление повреждений конструкции.

Актуальность указанной проблемы определила выбор направления исследований и основное содержание работы.

Целью работы является разработка метода и алгоритма инженерного анализа несущей способности трубчатых элементов конструкций, численная реализация разработанного метода с помощью разработки математического и программного обеспечения для ЭВМ и последующий расчет ресурса эксплуатации аппарата. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- аналитический обзор печатных изданий и экспериментальных работ, касающихся вопросов малоцикловой усталости в целом и трубчатых элементов в частности;

- разработка математической модели упругопластического деформирования трубчатого элемента конструкции на основе математической модели упругопластического деформирования материала и математической модели кинетики процесса накопления повреждений;

- разработка метода и алгоритма расчета прочности трубчатых элементов технологических аппаратов, на основе разработанной математической модели упругопластического деформирования трубчатого элемента;

- численная реализация метода расчета величины накопленных повреждений и ресурса трубчатых элементов.

Методы и средства исследования: при решении поставленных задач использовались средства физического и математического моделирования, теория неизотермического пластического течения, технологии разработки программного обеспечения.

Достоверность результатов: определяется тем, что в работе использованы известные теоретические положения механики деформируемого твердого тела.

Научная новизна:

^ предложена модель упругопластического деформирования трубчатого элемента конструкции;

^ разработан метод и алгоритм расчета прогнозируемых значений ресурса трубчатых элементов при нестационарном термомеханическом нагружении; Практическую ценность представляют метод и алгоритм инженерного анализа ресурса трубчатых элементов конструкций, реализованные в виде математического и программного обеспечения для ЭВМ, результаты исследований характерных особенностей работы трубопроводов и трубчатых элементов теплообменников. Автор защищает:

Математическую модель упругопластического деформирования трубчатого элемента

Метод и алгоритм автоматизированного расчета ресурса трубчатых элементов конструкций и величины накопленного повреждения

Результаты исследования ресурса трубопроводов и трубчатых элементов теплообменников в широком диапазоне параметров нагружения.

Апробация работы и научные публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ в г. Москве в 2010 г; V международной научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве» в г. Протвино в 2011 г.; IX международной научно-практической конференции «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» в г. Москве в 2012 г.; XXV международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-25» в г. Саратове в 2012 г.; международной научной конференции «Технические науки и современное производство» на Канарских островах, г. Тенерифе в 2013 г.; XXVI международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-26» в г. Нижний Новгород в 2013 г.

Публикации: Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах из них 3 в рецензированных журналах, рекомендованных ВАК. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

В первой главе дано обоснование выбора объекта и направления исследований, приводится литературный обзор печатных работ по тематике диссертации.

Длительный срок, переходные и форсированные режимы эксплуатации оборудования, периодические остановки и последующие пуски агрегатов определяют повторные воздействия механической нагрузки и температурного поля, вызывают в ряде случаев циклическое упругопластическое деформирование элементов конструкций и приводят к накоплению усталостных повреждений. Очень часто поврежденные зоны являются недоступными для обследования с помощью неразрушающих средств контроля. Образование предельных состояний по возникновению трещин или по окончательному разрушению становится возможным при ограниченном числе циклов нагружения. В таких условиях традиционные методы расчетов на прочность оказываются недостаточными. Для обоснованной оценки сопротивления элементов конструкций малоцикловому разрушению необходимы методы, предусматривающие детальное и последовательное во времени исследование кинетики упругопластического деформирования изделий. Эффективные решения задач в такой постановке могут быть построены на основе теорий неизотермического пластического течения с учетом истории нагружения и изменения механических свойств конструкционного материала. Применение ЭВМ для решения такого рода задач значительно экономит время, затрачиваемое на исследования. При

изучении научно-технической литературы установлено отсутствие научных трудов, касающихся расчетов трубчатых элементов конструкций при малоцикловом термомеханическом нагружении.

По итогам проведенного литературного обзора с учетом сведений об объекте сформулированы задачи исследования

Во второй главе приведен анализ закономерностей упругопластической деформации материалов трубчатых элементов конструкций, рассматривается явление малоцикловой усталости.

Опыт использования теплообменных аппаратов показывает, что исчерпание ресурса прочности материала конструкций имеет локальный характер. Ввиду локальности процессов повреждения ресурс конструктивных элементов по существу определяется ресурсом их опасных зон с наибольшими темпами процессов деградации, параметры которых могут существенно отличаться из-за различия конструктивных особенностей, эксплуатационных условий, технологии изготовления, свойств конструкционных материалов. Для инженерных объектов, работающих в условиях нестационарного термосилового нагружения при температурах не выше 300-400 С, основным доминирующим механизмом, определяющим ресурс конструктивных узлов, является усталость. При высокой интенсивности приложенных нагрузок и при их нестационарности ресурс материала начинает определяться процессами знакопеременного пластического деформирования, что приводит к развитию малоцикловой усталости.

На основе теории неизотермического течения с трансляционным анизотропным упрочнением предложена математическая модель кинетики процесса накопления повреждений при нестационарном термомеханическом воздействии.

Третья глава посвящена разработке алгоритма расчета ресурса трубчатых элементов конструкции и величины накопленного повреждения.

При построении алгоритма расчета программу нагружения разбиваем на ряд этапов, величина которых определяется характером изменения силовой нагрузки и температуры. Модель изделия представили в виде совокупности узловых точек, количество и расположение которых зависит от характерных особенностей конструкции и требуемой точности расчета. Решение выполняем последовательно для каждой узловой точки, учитывая изменение параметров в процессе развития деформации.

Численная реализация разработанного метода и алгоритма компьютерного анализа упругопластического деформирования трубчатых элементов конструкций осуществлена в виде программного обеспечения. Программный комплекс «Life Cycle» имеет модульную структуру, функционирует в операционных системах Windows XP/7/8, удовлетворяет всем основным критериям качества (наличие необходимых и достаточных вычислительных процедур, дружественный интерфейс, удобство ввода информации, наличие графического инструментария для визуализации результатов расчета, поддержка создания отчетов, расширяемость). Программный продукт предназначен для применения в отраслевых САПР и ERP-системах, допускает автономное использование. Позволяет выполнять численный анализ несущей способности, и располагаемого ресурса трубчатых элементов, прогнозировать долговечность изделий в условиях нестационарного силового и температурного воздействия, осуществлять мониторинг остаточного ресурса оборудования в режиме on-line.

В четвертой главе приведены результаты численного исследования ресурса трубчатых элементов конструкций при различных режимах нагружения. Вычисления выполняли с применением программного комплекса Life Cycle.

Методами численного эксперимента исследованы особенности кинетики упругопластического деформирования трубчатых элементов конструкций,

изучено влияние последовательности нагружения на ресурс рассматриваемых элементов оборудования.

Глава 1 ВЫБОР ОБЪЕКТА И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Объект исследований.

1.1.1 Обоснование выбора объекта исследований

Безопасность, надежность и ресурс изделий современного машиностроения в значительной степени определяются качеством проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта трубопроводных систем и трубчатых элементов, являющихся неотъемлемой частью большинства машин и агрегатов.

Аварийные ситуации, связанные с отказами технологического оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, могут послужить причиной серьезных экологических катастроф. Составной частью таких производств являются трубопроводные системы, а также кожухотрубчатые теплообменники, трубчатые элементы конструкций которых работают в сложных условиях нестационарных термомеханических воздействий, приводящих к деградации прочностных свойств конструкционного материала. Длительность процессов накопления повреждений в конструкционном материале определяется условиями эксплуатации, а поврежденность не может быть выявлена традиционными методами неразрушающего контроля. Постепенно развивающиеся процессы накопления повреждений могут привести к внезапным отказам. Практическая невозможность определения остаточного ресурса с помощью неразрушающих средств контроля определяет актуальность развития методов численного моделирования процессов накопления повреждений, основанных на положениях механики упругопластической сплошной среды с

учетом истории нагружения и изменения механических свойств конструкционного материала.

Проблема течения материала важна для современной жизни. Практические исследования по проблеме теории течения материала имеют большое прикладное значение: они позволяют выявить новые результаты и явления в поведении материала, а также позволяют с большой долей надежности проверить теоретические выкладки по этой проблеме, которые существуют на сегодняшний день.

Исследования в области повышения надежности аппаратов, работающих под давлением, трудоемкие и дорогостоящие, при условии проведения натурных испытаний. Использование достоверных и достаточно точных математических методов и алгоритмов позволяет создавать программные продукты, позволяющие осуществлять такие исследования с намного меньшими материальными и физическими затратами. Также применение ЭВМ для решения такого рода задач значительно экономит время, затрачиваемое на исследования.

В качестве объекта исследований в данной работе выбраны трубчатые элементы аппаратов.

Выбор в качестве объекта исследований трубчатых элементов обусловлен следующими основными причинами:

1. Из всех элементов конструкций химического и нефтегазового машиностроения, трубчатые элементы наиболее широко применяются. Грануляторы, колонные и выпарные аппараты, сепараторы, нагреватели и др. имеют в своей конструкции трубку.

2. Во многих аппаратах, например в кожухотрубчатых телообменниках (рисунок 1.1) трубчатый элемент является основным рабочим элементом. Надежность данных установок во много определяется долговечностью трубок, поэтому исследование долговечности и

надежности трубчатых элементов является ключевой задачей в деле обеспечения надежности агрегатов в целом.

Рисунок 1.1 - Кожухотрубчатый теплообменный аппарат

3. Теоретическая часть проводимых исследований может дать универсальный методологический подход к решению задач в других производствах, использующих подобные конструкционные элементы.

Основными направлениями в проведении численных экспериментов являются:

^ изучение влияния различных факторов технологической среды; ^ поиски оптимального режима работы аппарата.

Для проведения исследования в этих направлениях использовался разработанный программный комплекс «LifeCycle», который является отраслевой САПР системой. Также возможно его автономное применение в системе автоматизированного рабочего места инженера-конструктора химической, нефтяной и смежных отраслей промышленности.

1.1.2 Теплообменные аппараты [15-21]

Теплообменные аппараты применяются для нагревания, охлаждения, конденсации и испарения различных жидких, газообразных и газожидкостных сред.

Передача тепла в теплообменных аппаратах осуществляется от среды, имеющей более высокую температуру, к среде с низкой температурой. Движущей силой при теплообмене является разность температур сред. Теплообмен осуществляется за счет конвекции, теплопроводности и

теплоизлучения. В большинстве случаев среды в теплообменных аппаратах не смешиваются между собой и отделены друг от друга листом (в спиральных и пластинчатых теплообменниках) или стенкой труб (в кожухотрубчатых аппаратах), их движение осуществляется параллельно или противотоков по двум или более (при нескольких теплоносителях) пространствам аппаратам.

Типы, основные параметры и размеры ряда стальных теплообменных аппаратов стандартизированы. Наиболее характерными из них являются спиральные, пластинчатые, типа «труба в трубе» и особенно кожухотрубчатые.

Если для проведения процесса требуются сравнительно большие поверхности теплообмена, то применяют, главным образом, трубчатые теплообменники. Поверхность теплообмена в трубчатых теплообменниках может быть получена различным способом.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты

Наиболее распространенной конструкцией является кожухотрубчатый теплообменник, в кожухе которого с двух концов приварены трубные решетки, в которые входит пучок трубок. Днища соединены с кожухом на фланцах при помощи болтов, что позволяет снимать днища и прочищать трубки. Трубки теплообменника прямые; поэтому их легко прочистить и в случае появления течи заменить новыми.

Кожухотрубчатые теплообменники, холодильники, конденсаторы и испарители стандартизированы, выпускаются на широкий диапазон рабочих параметров и применяются для самых разнообразных условий теплообмена между технологическими продуктами. Конструктивные схемы стандартизированных теплообменных аппаратов показаны на рисунке 1.2.

Испарители кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются для испарения сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях.

Согласно ГОСТ 15119-79 бывают двух типов: Н - с неподвижными трубными решетками, К - температурным компенсатором на кожухе. Имеют

два исполнения: 1 - вертикальные с жидкими, газообразными и парогазовыми теплоносителями; 2 - с вертикальным теплоносителем.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 600 до 1400 мм;

■ Температура греющей и испаряемой сред от -70 до 350 °С;

■ Условное давление в трубах от 0,6 до 1,0 МПа;

■ Условное давление в кожухе

для типов Н - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа; для типов К - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 40 до 468 м2;

■ Сортамент труб 25 х 2 мм.

Холодильники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются для охлаждения сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях. Охлаждающей средой является вода или другая нетоксичная, невзрыво- и пожароопасная жидкость с температурой кипения, при давлении 0,07 МПа выше 60 °С.

а) 6| в]

Рисунок 1.1 - Конструктивные схемы кожухотрубчатых теплообменников:

а-в— вертикальные (а - типа ТН; б - типа ТК; в - типа ТП двух- и многоходовые по трубному пространству);

г-ж - горизонтальные (г - типа ТН; д - типа ТК; е - типа ТП двух- и многоходовые по трубному пространству; ж- испарители с паровым пространством со съемными трубными пучками и плавающей головкой);

1 - кожух; 2 - трубы; 3 - трубные решетки; 4 и 5 - распределительные

камеры; 6 - козырек-отражатель; 7 - линзовый компенсатор; 8 -подвижная трубная решетка; 9 - плавающая головка; 10 - сальник; 11 -

перегородки

Согласно ГОСТ 15120-79 бывают двух типов: Н - с неподвижными трубными решетками, К - температурным компенсатором на кожухе. Имеют два исполнения: Г - горизонтальные; В - вертикальные.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 159 до 1200 мм;

■ Температура охлаждаемой среды в кожухе от -20 до 300 °С;

■ Температура охлаждающей среды в трубах от -20 до 60 °С;

■ Условное давление в трубах 0,6 МПа;

■ Условное давление в кожухе

для типов Н - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа;

для типов К - 0,6; 1,0; 1,6 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 1 до 937 м2;

■ Сортамент труб 20 х 2 или 25 х 2 мм.

Конденсаторы кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются для конденсации сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях. Охлаждающей средой является вода или другая нетоксичная, невзрыво- и пожароопасная жидкость с температурой кипения, при давлении 0,07 МПа выше 60 °С.

Согласно ГОСТ 15121 -79 бывают двух типов: Н - с неподвижными трубными решетками, К - температурным компенсатором на кожухе. Имеют два исполнения: Г - горизонтальные; В - вертикальные.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 600 до 1400 мм;

■ Температура конденсируемой среды в кожухе от -20 до 300 °С;

■ Температура охлаждающей среды в трубах от -20 до 60 °С;

■ Условное давление окружающей среды в трубах 0,6 МПа;

■ Условное давление в кожухе

для типов Н - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 МПа;

для типов К - 0,6; 1,0; 1,6 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 46 до 865 м2;

■ Сортамент труб 20 х 2 или 25 х 2 мм.

Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются для охлаждения и нагрева сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях.

Согласно ГОСТ 15122-79 бывают двух типов: Н - с неподвижными трубными решетками, К - температурным компенсатором на кожухе. Имеют два исполнения: Г - горизонтальные; В - вертикальные.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 159 до 1200 мм;

■ Температура теплообменивающихся сред от -70 до 350 °С;

■ Условное давление для типа Н (в трубах и кожухе)

Окож до 1000 мм - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 МПа;

1200 мм - 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 МПа;

Условное давление для типа К

в трубах - 0,6; 1,0; 1,6 МПа;

в кожухе - 0,6; 1,0; 1,6 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 1 до 961 м2;

■ Сортамент труб 20 х 2 или 25 х 2 мм.

Конденсаторы кожухотрубчатые с плавающей головкой применяются для конденсации сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях. Охлаждающей средой является вода или другая нетоксичная, невзрыво- и пожароопасная жидкость с температурой от -20 до 60 °С.

Согласно ГОСТ 14147-79 бывают двух типов.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 600 до 1400 мм;

■ Температура конденсируемой среды в кожухе от 0 до 400 °С;

■ Условное давление охлаждающей среды в трубах до 1,0 МПа;

■ Условное давление охлаждаемой среды в кожухе - 1,0; 1,6; 2,5 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 87 до 831 м2;

■ Сортамент труб 20 х 2, 25 х 2 или 25 х 2,5 мм.

Испарители с паровым пространством применяются для испарения сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях.

Согласно ГОСТ 14148-79 бывают двух типов: П - с плавающей головкой, У - с и-образными трубами. Имеют два исполнения: 1 - с коническим днищем диаметром от 800 до 1600 мм; В - с эллиптическим днищем диаметром от 2400 до 2800 мм.

■ Внутренний диаметр кожуха от 800 до 2800 мм;

■ Рабочая температуры от -30 до 450 °С;

■ Условное давление в трубах от 1,6 до 4,0 МПа;

■ Условное давление в кожухе - от 1,0 до 2,5 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 38 до 356 м2;

■ Сортамент труб 25 х 2 или 25 х 2,5 мм;

■ Длина труб 6 м.

Холодильники кожухотрубчатые с плавающей головкой применяются для охлаждения сред в технологических процессах нефтяной, химической, нефтехимической и газовой отраслях. Охлаждающей средой является вода или другая нетоксичная, невзрыво- и пожароопасная жидкость с температурой кипения, при давлении 0,07 МПа выше 60 °С.

Согласно ГОСТ 14244-79 имеют два исполнения: Г - горизонтальные; В - вертикальные.

Основные параметры и размеры:

■ Внутренний диаметр кожуха от 325 до 1400 мм;

■ Температура охлаждаемой среды в кожухе от 0 до 400 °С;

■ Температура охлаждающей среды в трубах от -20 до 60 °С;

■ Условное давление охлаждающей среды в трубах до 1,0 МПа;

■ Условное давление охлаждаемой среды в кожухе - 1,6; 2,5; 4,0; 6,4 МПа;

■ Поверхность теплообмена от 10 до 1246 м2;

■ Сортамент труб 20 х 2, 25 х 2 или 25 х 2,5 мм.

Теплообменные трубы и кожух могут быть изготовлены из сталей 10 и 20, ВСт3сп5, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 16ГС, 08Х22Н6Т,

08Х21Н6М2Т, двухслойные стали ВСт3сп5+ +12Х18Н10Т или 16ГС+12Х18Н10Т.

Применение того или иного вида и типа теплообменных аппаратов независимо от их рабочих параметров связано со свойствами теплообменивающихся сред, возможностью загрязнения ими теплообменных поверхностей (что может совершенно ухудшить теплопередачу), а следовательно, с необходимостью периодической их чистки, чаще всего механическим способом, для чего требуется соответствующее конструктивное оформление, обеспечивающее доступ к поверхностям, подвергаемым чистке.

Основными элементами кожухотрубчатых аппаратов являются кожух, трубы, трубные решетки, распределительные камеры и линзовые компенсаторы.

Кожухи обычно состоят из отдельных цилиндрических обечаек, сваренных между собой встык, образующих корпус и ограничивающих снаружи межтрубное пространство в аппарате.

С торцов кожух закрыт приваренными к нему двумя плоскими трубными решетками (в аппаратах типа Н и К) или одной решеткой и эллиптическим днищем (в аппаратах типа П и У).

Рисунок 1.2 - Закрепление трубок в трубных решетках: 1, 2, 3 - развальцовкой; 4 - сваркой; 5 - сальниковым соединением

Концы теплообменных труб в трубных решетках закрепляются на развальцовке, сварке или на развальцовке в сочетании со сваркой (рисунок 1.3). В некоторых случаях применяют сальниковое крепление труб, которое допускает продольное их перемещение при удлинении; но такое крепление является сложным. Размещение концов труб в решетке производится согласно ГОСТ 15118-79.

Распределительные камеры представляют собой крышки, ограничивающие корпус аппарата по трубному пространству с обоих торцов (в аппаратах типа Н и К) или с одного торца (в аппаратах типа П; второй распределительной камерой в последних является плавающая головка), в которых соответствующими перегородками сред, находящаяся в трубном пространстве, направляется только в определенные трубы одного из ходов. При необходимости чистки внутренней поверхности труб распределительные камеры выполняют отъемными на фланцах, в противном случае - сварными.

В горизонтальных аппаратах типа П для облегчения вставления и извлечения трубных пучков в кожухе предусматривают две продольные направляющие, по которым трубный пучок скользит, опираясь на них своими перегородками.

В теплообменниках с вертикальными трубами пар обычно проходит по межтрубному пространству сверху вниз, а жидкость по трубам. Конденсат удаляется из нижней части кожуха к конденсационному горшку; газы собираются в верхней части межтрубного пространства, откуда они удаляются.

Кожухотрубчатые теплообменники делят на одноходовые, в которых теплоноситель движется параллельно по всем трубам, и многоходовые, в которых пучок труб разделен на несколько секций (ходов), причем теплоноситель протекает последовательно по всем ходам.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Степакова Мария Олеговна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонов В.А. Сопротивление малоцикловому деформированию

нержавеющей стали при вариациях вида напряженного состояния / В.А. Антонов, В.Г. Малинин, А.В. Хмельницкий. - 378 с.

2. Ахметзянов М.Х. Основы прикладной теории упругости и пластичности: Учебное пособие / М.Х. Ахметзянов, Б.М. Зиновьев. -Новосибирск: Изд-во Сибирского государственного университета путей сообщения (НИИЖТа), 2000. - 308 с.

3. Бахвалов Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов. - М. : Наука, 1975. -632 с.

4. Беляев Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. - М. : Наука, 1976. - 608 с.

5. Березин И.Я. Сопротивление материалов. Усталостное разрушение металлов и расчеты на прочность и долговечность при переменных напряжениях. Учебное пособие / И.Я. Березин, О.Ф. Чернявский. -Челябинск : Изд-во Южно-Уральского государственного университета, 2004. - 76 с.

6. Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций / В.Л. Бидерман.

- М. : Машиностроение, 1977. - 488 с.

7. Биргер И.А. Термопрочность деталей машин / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр.

- М. : Машиностроение. 1975. - 455 с..

8. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Р.М. Шнейдерович. - М. : Машгиз, 1959. — 459 с.

9. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В.В. Болотин. - М. : Машиностроение, 1984. - 312 с.

10.Бондарь В.С. Неупругость. Варианты теории / В.С. Бондарь. - М. : Физматлит, 2004. - 144 с.

11.Виноградов С.Н. Конструирование и расчет элементов тонкостенных сосудов: Учебное пособие / С.Н. Виноградов, К.В. Таранцев. - Пенза: Изд-во Пензенского государственного университета, 2004. - 136 с.

12.Вихман В.Л. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов / В.Л. Вихман, С.А. Круглов. - М. : Машиностроение, 1978. - 328 с.

13.Вольмир А.С. Устойчивость упругих систем / А.С. Вольмир. - М. : Физматгиз, 1963. - 880 с.

14. Гольденвейзер А.П. Теория тонких упругих оболочек / А.П. Гольденвейзер. - М. : Наука, 1976. - 512 с.

15. ГОСТ 15119-79 Испарители кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе.

16.ГОСТ 15120-79 Холодильники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе.

17.ГОСТ 15121-79 Конденсаторы кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе.

18.ГОСТ 15122-79 Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе.

19. ГОСТ 14147-79 Конденсаторы кожухотрубчатые с плавающей головкой.

20.ГОСТ 14148-79 Испарители с паровым пространством.

21. ГОСТ 14244-79 Холодильники кожухотрубчатые с плавающей головкой.

22.ГОСТ Р 52857.6-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках. - М. : Стандартинформ, 2008. - 20 с.

23.Григолюк Э.И. Контактные задачи теории пластин и оболочек / Э.И. Григолюк, В.М. Толкачев. - М. : Машиностроение, 1980. - 411 с.

24.Гудрамович B.C. К расчету цилиндрических оболочек, находящихся под гидростатическим давлением / В.С. Гудрамович // Строительная механика и расчет сооружений. - 1971. - № 4. - С. 32.

25.Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении / А.П. Гусенков. - М. : Наука, 1979. - 290 с.

26.Зуров М.М. Численное моделирование процессов деформирования и разрушения элементов конструкций при малоцикловых термосиловых нагружениях: дис. к-та. физ.-мат. наук : 01.02.04 / Зуров Михаил Михайлович - Нижний Новгород, 2002. - 123 с

27.Ишлинский А.Ю. Математическая теория пластичности / А.Ю. Ишлинский, Д.Д. Ивлев. - М. : Физматлит, 2001. - 704 с.

28. Казаков Д.А., Капустин С.А., Коротких Ю.Г. Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов и конструкций / Д.А. Казаков, С.А. Капустин, Ю.Г. Коротких. - Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского университета, 1999. - 266 с.

29.Казанцев А.Г. Малоцикловая усталость при сложном термомеханическом нагружении / А.Г. Казанцев. - М. : Изд-во Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, 2001. - 248 с.

30.Калекин B.C. Машины и аппараты химических производств: Учебное пособие / B.C. Калекин. - Омск: Изд-во Омского государственного университета, 2002. - 344с.

31.Канторович З.Б. Машины химической промышленности / З.Б. Канторович. - М. : Машиностроение, 1965. - 416 с.

32.Карпенко Г.В. Малоцикловая усталость стали в рабочих средах / Г.В. Карпенко, К.Б. Кацов, И.В. Кокотайло, В.П. Руденко. - К. : Наукова думка, 1977. - 112 с.

33.Колосков Д.А. Малоцикловая усталостная прочность монтажных стыковых соединений стенок вертикальных цилиндрических резервуаров. Издана в: Долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы науч.-практ. конф./ Под ред. Чл.-кор. РААСН д.т.н., проф. В.П. Селяева. - Саранск: Изд-во Мордовского университета, 2000. - 148 с.

34.Коротких Ю.Г., Уравнения теории термовязкопластичности с комбинированным упрочнением / Ю.Г. Коротких, А.Г. Угодчиков. - М. : Наука, 1981. - 212 с.

35.Криворот А.С. Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности / А.С. Криворот. - М. : Машиностроение, 1976. - 376 с.

36.Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки / П.Д. Лебедев. - М. : Энергия, 1972. - 320с.

37.Лизин В.Т. Проектирование тонкостенных конструкций / В.Т. Лизин, В.А. Пяткин. - М. : Машиностроение, 1985. - 344 с.

38. Луганцев Л.Д. Анализ циклического упругопластического деформирования и ресурса элементов конструкций. / Луганцев Л.Д. -Заводская лаборатория. Диагностика мате-риалов, 2014. Т. 80. № 1, -с. 54-58

39.Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н. Малинин. - М. : Машиностроение, 1968 - 400 с.

40.Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / Н.А. Махутов. - М. : Машиностроение, 1981. - 288 с.

41.Москвитин А.Б. Циклические нагружения элементов конструкций. /

A.Б. Москвитин - М.: Наука, 1981. - 344 с.

42.Мурзаханов Г.Х., Расчеты на усталость / Г.Х. Мурзаханов, А.В. Голубков, Г.В. Мишенков. - М. : Изд-во Московского энергетического института, 1994. - 48 с.

43.Пелех Б.Л. Контактные задачи теории упругих анизотропных оболочек / Б.Л. Пелех, М.А. Суходольский. - Киев: Наукова думка, 1980. - 216 с.

44.Поникаров И.И. Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов. Учебник для вузов по специальности / И.И. Поникаров, О.А. Перелыгин, В. Н. Доронин, М. Г. Гайнуллин. — М. : Машиностроение, 1989. — 368 с.

45.Русов Б.П. Пластичность, ползучесть, механика разрушения: Учебное пособие / Б.П. Русов. - Новосибирск : Изд-во Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета, 1997. -88 с.

46.Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению / С.В. Серенсен. -М.: Атомиздат, 1975. - 192 с.

47.Серенсен С.В. Усталость материалов и элементов конструкций / С.В. Серенсен. — К. : Наукова думка, 1985. — 256 с.

48. Серенсен С.В. Несущая способность и расчеты деталей на прочность / С.В. Серенсен, В.П. Когаев, Р.М. Шнейдерович. -М. : Машиностроение, 1975. - 485 с.

49.Соколовский В.В. Теория пластичности / В.В. Соколовский. -М. : Высшая школа, 1969. - 608 с.

50.Темис Ю.М. Моделирование процесса зарождения и развития трещин малоцикловой усталости в конструкциях./ Ю.М. Темис, Х.Х. Азметов,

B.М. Зюзина // Научные труды V Международного семинара «Современные проблемы прочности» им. В.А. Лихачева. 17-21 сентября 2001 г. Старая Русса: В 2 т. - Новгород : Изд-во

Новгородского университета им. Ярослава Мудрого. 2000. - 333 с. - 1 т.

51.Тереньев В.Ф. Циклическая прочность металлических материалов: Учебное пособие / В.Ф. Тереньев, А.А. Оксогоев. - Новосибирск : Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2001. - 61с.

52.Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник /

A.С. Тимонин. - Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. - 852 с. - 1 т.

53.Трощенко В.Т. Прочность металлов при переменных нагрузках / В.Т. Трощенко. - Киев: Наукова Думка, 1978. — 176 с.

54.Трощенко В.Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов: Справочник. Часть 1 / В.Т. Трощенко. -Киев. : Наукова Думка, 1987. -347 с.

55.Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 10-е изд., перераб. и доп. /

B.И. Феодосьев. - М. : Изд-во Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана, 1999. - 592 с.

56.Хажинский Г.М. Модели деформирования и разрушения металлов / Г.М. Хажимский. - М. : Научный мир, 2011. - 231 с.

57.Цесарской Л.М. Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов, и установок / Л.М. Цесарской, З.К. Зазулин. - М. : Металлургия, 1973. - 408 с.

58.Brandes K. Die Lagerung des Kreiszylinderrohres auf einem starrer! Linienlager. - Beitrag zur praktischem Berechnung der Kontaktkrafte. -Stahlbau, 1971, N° 10, p. 298-10.

59.Kendrick S., Tooth A.S. The behaviour of a horizontal vessel on loose saddles - a buckling assessment of the support region // Jour. Strain Analysis - 1986, v. 21, N l, p. 45-50.

60.Kitching R., Hughes J.F. Stresses near local attachment on cylindrical shell reinforced by weldeden pad. - Archiwum bydowy maszun, 1977, v. 24, N 2, p. 165-175.

61.Krupka V. Eine neue Methode der statischen Beurteilung von Behaltern auf Sattellagern. - Seminar Einflub lokaler Spannnungen bei Stahlrohrleitungen, Behaltern und Druckgef aben. Brno, 1973.

62.Krupka V. Problem kontaktni najatostivalcove skorepiny usavreneho kruhoveho prurezu. - Strojirenstvi, 1968, v. 24, W 2, p. 177-185.

63.Krupka V. The contact between a rigid or flixible support and a thin elastic Shells.- Arch. bud. masz., 1977, v. 24, N 2, p. 177-185.

64.Krupka V. Vliv lohalkino zatizem na dlouhe valcove skorepine. -Strojirenstvi, 1969, v. 19, N 4, s. 251-256.

65.Krupka V. Vypocet a pasouzeni valcoveho plaste nadob ulozenych na sedlovych pod perach. - Strojirenstvi, 1978, v. 28, N 9, p. 530-533.

66.Mang F. Festigkeitsprobleme bei ortlich gestutzten. Rohren und Behaltern. -Rohre - Rohrleitungstransport, 1970, Bd. 9, N 4, s. 207-213.

67.Mansson S.S. Fatique Complex Subject. Experimental Mechanics, 1965, v.7, pp. 234-248.

68.Middeton J., Retruska J. Optimal pressure Vessel shape Design to maximize limit Load. - Eng. Computat, 1986, 3, N 4, p. 287-294.

69.Mizoguchi K., Hatsuda T. Strength of a horizontal reservoir supported partially by equidistant saddles. Bulletin of ISME, 1971, V. 14, N 74, p. 745-752.

70.Mizoguchi K., Hatsuda T. Strength of a horizontal reservoir supported partially by two saddles in its cylindrical part. - Bulletin of ISME, 1975, v. 18, N 123, p. 932-939.

71.Necasek M. K problematice kovovych valcovych nadrzi a zasobniku. -Technichy Zoravodaj. Ocelove konstrukce, 1984, v. 20, N 2, p. 32-36.

72.Nguyen N., Mistree F. Design of horizontal pressure vessels using the decision support problem technique. "Trans. ASME J. Mech. Transmiss., and Autom. Design", 1986, v. 108, N 2, p. 203-210.

73.Niederstadt G. Berechnung oberrirdischer Flussigkeits tanks. - Kunststoffe, 1970, Bd. 60, N 12, s. 1071-1073.

74.Raquel Ines Del Gaizo. Einflüsse der parameter des lagers auf die beanspruchungen liegender behalter. Bautechnik, 1986, V. 63, N 5, p. 244248.

75.Saal H., Reif A. Der Spannungs and Stabilitatsfulung. - Der Stahlbau, 1981, v. 50, N l, s. 1-13.

76.Schwer L.E., Holmes B.S., Kirkpatrick S.W. Response and failure of metal tanks from impulsive spot loading: experiments and calculations. - Int. J. Solids and Struct. 1988, 24, N 8, p. 817-833.

77.Viner R., Dore R. Stresses and deformations in a cylindrical cal shell lying on a continuons rigid support. Trans. ASME, 1974, E41, N 4, p. 969-973.

78.Widera G.E.O., Sang Z.F., Natarajan R. On the Design of horizontal pressure vessels. - Journal of Pressure Vessel Technology, 1988, V. 110, N 4, p. 393-401.

79.Wilson J.D., Tooth A.S. The support of unstiffened cylindrical vessels. -Second International Conference on Pressure Vessel Technology, San Antonio, Texas, 1973.

80.Zudans Z. Analysis of elastically coupled shells on elastic found by hybrid method.- J. Nucl. Eng. and Design, 1972, v. 20, N 1, p. 88-120.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Рисунок А.1 - Свидетельство о государственной регистрации программы для

ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг кода программы LifeCycle

unit UTable;

{-------------------------------------------------------------------}

interface

{-------------------------------------------------------------------}

uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, Grids, StdCtrls, Buttons, ExtCtrls; type

TFTable = class(TForm) StringGrid1: TStringGrid; Panel1: TPanel; BitBtn1: TBitBtn; SaveDialog1: TSaveDialog; BitBtn2: TBitBtn; Label1: TLabel;

procedure BitBtn1Click(Sender: TObject); procedure BitBtn2Click(Sender: TObject); procedure FormShow(Sender: TObject); private

{ Private declarations } public

{ Public declarations } end;

PROCEDURE FormTable; var FTable: TFTable;

FileSO: TextFile;

{-------------------------------------------------------------------}

implementation USES UBegin, UData;

{$R *.dfm}

{-------------------------------------------------------------------}

PROCEDURE FormTable; {Формирование таблицы результатов} var iRow,iCount, i: integer; N,MaxE : extended; BEGIN With FTable.StringGrid 1 do begin ColCount:=26; RowCount:=Nphase+1;

Cells[0,0] Cells[1,0] Cells[2,0] Cells[3,0] Cells[4,0] Cells[5,0]

-Этап'; =' Sx, МПа'; =' Sy, МПа'; =' Sz, МПа'; =' EpsX'; =' EpsY';

Cells^]-' EpsZ'; Cells[7,0]:=' EpsXp'; Cells[S,0]:=' EpsYp'; Cells[9,0]:=' EpsZp'; Cells[10,0]:='Rx, МПа'; Cells[11,0]:='Ry, МПа'; Cells[12,0]:='Rz, МПа'; Cells[13,0]:=' Eps*p'; Cells[14,0]:=' Rp,MПа'; Cells[15,0]:='Ax, МПа'; Cells[16,0]:='Ay, МПа'; Cells[17,0]:='Az, МПа'; Cells[18,0]:=' A, МПа'; Cells[19,0]:=' EpsEI'; Cells[20,0]:='EpsImax'; Cells[21,0]:=' DEF'; Cells[22,0]:=' T, град'; Cells[23,0]:=' Def_E'; Cells[24,0]:=' Def_P'; Cells[25,0]:=' Def_S'; for IRow:=1 to Nphase do begin

Cells[0,IRow]:=IntToStr(IRow); for iCount:=1 to 3 do

Cells[iCount,IRow]:=CONVERT(INFVectorsState[IRow,iCount],8,7,2); for iCount:=4 to 9 do

Cells^Coun^IRow^CONVER^INFVectorsState^ow^Count]^^^); for iCount:=10 to 12 do

Cells[iCount,IRow]:=CONVERT(INFVectorsState[IRow,iCount],8,7,2); Cells[13,IRow]:=CONVERT(INFVectorsState[IRow,13],9,8,б); for iCount:=14 to 1S do Cells^Coun^IRow^CONVER^INFVectorsState^ow^Count]^,^); for iCount:=19 to 21 do

Cells^Coun^IRow^CONVER^INFVectorsState^ow^Count]^^^); Cells[22,IRow]:=CONVERT(INFVectorsState[IRow,22],8,7,2); for iCount:=23 to 25 do

Cells[iCount,IRow]:=CONVERT(INFVectorsState[IRow,iCount],9,8,б); end; end;

for i:=1 to Nphase do begin

if ABS(EpsX[i])>ABS(EpsY[i]) then begin

if AB S (EpsX[i] )>EpsMax[i-1] then

EpsMax[i]:=ABS(EpsX[i]) else

EpsMax[i]:=EpsMax [i-1];

end else

begin

if AB S (EpsY[i] )>EpsMax[i-1] then

EpsMax[i]:=ABS(EpsY[i]) else

EpsMax[i]:=EpsMax [i-1];

end;

end;

MaxE:=EpsMax[Nphase];

N:= (LN(1/(1-0.55))/(4*MaxE))*(LN(1/(1-0.55))/(4*MaxE))-(Nphase-1)/2; FTable.Label1.Caption:= 'Ресурс конструкции ='+ CONVERT(N,9,13,0) + ' циклов'; END; {FormTable}

procedure TFTable.BitBtn1Click(Sender: TObject); begin Close; end;

procedure TFTable.FormShow(Sender: TObject); begin Height:=440;

BitBtn1.Left:=(Panel1.Width-BitBtn1.Width) div 2; end;

procedure TFTable.BitBtn2Click(Sender: TObject); var //i: Integer;

StrPathS,StrPathS 1: String; FName: String; var iRow, iCount: integer; begin StrPathS:=','; StrPathS1:=' ';

SaveDialog1.InitialDir := Application.GetNamePath; SaveDialog1.Filter := 'Save Files (*.csv)'; if SaveDialog1.Execute then FName := SaveDialog1.FileName; AssignFile(FileSO, FName + '.csv'); Rewrite(FileSO); for IRow:=1 to Nphase do begin

for iCount:=1 to 25 do begin

Write(FileSO, StrPathS1);

Write(FileSO, FloatToStr(lNFVectorsState[IRow,iCount])); Write(FileSO, StrPathS1); Write(FileSO, StrPathS); end;

Writeln(FileSO, StrPathS); end;

{ function FloatToStrF(Value: Extended; Format: TFloatFormat; Precision, Digits: Integer): string; } CloseFile(FileSO); end; end.

object FData: TFData Left = 141 Top = 79

AutoScroll = False Borderlcons = [biSystemMenu]

Caption = #1053#1072#1075#1088#1091#1078#1077#1085#1080#1077' '#1090#1088#1091#1073#1095#1072#1090#1086#1075#1086' '#1101#1083#1077#1084#1077#1085#1090#1072' '#1082#1086#1085#1089#1090#1088#1091#1082#1094#1080#1080'. '#1048#1089#1093#1086#1076#1085#1099#1077' '#1076#1072#1085#1085#1099#1077 ClientHeight = 580 ClientWidth = 962 Color = clGray

Font.Charset = DEFAULT_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -10 Font.Name = 'MS Sans Serif1 Font.Style = [] OldCreateOrder = False Position = poScreenCenter OnCreate = FormCreate OnPaint = FormPaint PixelsPerlnch = 96 TextHeight = 13 object PaintBox1: TPaintBox Left = 8 Top = 0 Width = 945 Height = 310 end

object Panel1: TPanel Left = 0 Top = 548 Width = 962 Height = 32 Align = alBottom Color = clGray TabOrder = 0 object BtnOk: TBitBtn Left = 384 Top = 5 Width = 85 Height = 25 Caption = 'Ok'

Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -15 Font.Name = 'Arial' Font.Style = []

ParentFont = False TabOrder = 0 OnClick = BtnOkClick Kind = bkOK end

object BtnCancel: TBitBtn Left = 472 Top = 5 Width = 85 Height = 25 Cancel = True

Caption = #1054#1090#1084#1077#1085#1072

Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET

Font.Color = clWindowText

Font.Height = -15

Font.Name = 'Arial'

Font.Style = []

ModalResult = 2

ParentFont = False

TabOrder = 1

OnClick = BtnCancelClick Glyph.Data = {

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} NumGlyphs = 2 end end

object Panel3: TPanel Left = 10 Top =315 Width = 943 Height = 238 Bevellnner = bvRaised TabOrder = 1

object GroupBox2: TGroupBox Left = 6 Top = 11 Width = 259 Height = 214 TabOrder = 0

object Label6: TLabel Left = 18 Top =136 Width = 104 Height = 15 Caption =

#1050#1086#1085#1089#1090#1088#1091#1082#1094#1080#1086#1085#1085#1099#1081' Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -12 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] ParentFont = False end

object Label3: TLabel Left = 4 Top =177 Width = 123 Height = 15

Caption = #1063#1080#1089#1083#1086' '#1096#1072#1075#1086#1074' '#1085#1072' '#1101#1090#1072#1087#1077

Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clRed Font.Height = -12 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] ParentFont = False end

object Label1: TLabel Left = 34 Top =152 Width = 56 Height = 15

Caption = #1084#1072#1090#1077#1088#1080#1072#1083 Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -12 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] ParentFont = False end

object Edit4: TEdit Left = 130 Top =172 Width = 120 Height = 24

Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -13 Font.Name = 'Arial'

Font.Style = [] ParentFont = False TabOrder = 0 Text = '100' end

object ComboBoxl: TComboBox Left = 130 Top =136 Width = 120 Height = 24

Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET

Font.Color = clWindowText

Font.Height = -13

Font.Name = 'Arial'

Font.Style = []

ItemHeight = 16

ParentFont = False

TabOrder = 1

Text = #1057#1090#1072#1083#1100' 3' Items.Strings = ( #1057#1090#1072#1083#1100' 3' #1057#1090#1072#1083#1100'30 '#1061#1053#1052 #1057#1090#1072#1083#1100' 1X18H10T' #1057#1090#1072#1083#1100' 15'#1061'2'#1052#1060#1040) end

object LEdit1: TLabeledEdit Left = 160 Top = 68 Width = 89 Height = 24 EditLabel.Width = 110 EditLabel.Height = 15

EditLabel.Caption = #1044#1080#1072#1084#1077#1090#1088' '#1090#1088#1091#1073#1099', '#1084#1084

EditLabel.Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET EditLabel.Font.Color = clWindowText EditLabel.Font.Height = -12 EditLabel.Font.Name = 'Arial' EditLabel.Font.Style = [] EditLabel.ParentFont = False Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -13 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] LabelPosition = lpLeft ParentFont = False TabOrder = 2 Text = '325' end

object LEdit2: TLabeledEdit Left = 160 Top =102 Width = 89 Height = 24 EditLabel.Width = 152 EditLabel.Height = 15

EditLabel.Caption = #1058#1086#1083#1097#1080#1085#1072' '#1089#1090#1077#1085#1082#1080' '#1090#1088#1091#1073#1099', '#1084#1084 EditLabel.Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET EditLabel.Font.Color = clWindowText EditLabel.Font.Height = -12 EditLabel.Font.Name = 'Arial' EditLabel.Font.Style = [] EditLabel.ParentFont = False Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -13 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] LabelPosition = lpLeft ParentFont = False TabOrder = 3 Text = '7' end

object RadioButton1: TRadioButton Left = 64 Top = 16 Width = 137 Height = 17

Caption = #1056#1072#1089#1095#1077#1090' '#1090#1088#1091#1073#1086#1087#1088#1086#1074#1086#1076#1072 Checked = True TabOrder = 4 TabStop = True OnClick = RadioButton1Click end

object RadioButton2: TRadioButton Left = 64 Top = 40 Width = 153 Height = 17

Caption = #1056#1072#1089#1095#1077#1090' '#1090#1077#1087#1083#1086#1086#1073#1084#1077#1085#1085#1080#1082#1072 TabOrder = 5

OnClick = RadioButton2Click end end

object GroupBox1: TGroupBox Left = 264

Top = 8 Width = 673 Height = 217

Caption = #1056#1077#1078#1080#1084#1099 Font.Charset = RUSSIAN_CHARSET Font.Color = clWindowText Font.Height = -12 Font.Name = 'Arial' Font.Style = [] ParentFont = False TabOrder = 1 object bAdd: TBitBtn Left = 18 Top = 54 Width = 103 Height = 25

Caption = #1044#1086#1073#1072#1074#1080#1090#1100' ...' TabOrder = 0 OnClick = bAddClick end

object bDelete: TBitBtn Left = 18 Top = 99 Width = 103 Height = 25

Caption = #1059#1076#1072#1083#1080#1090#1100' ...' TabOrder = 1 OnClick = bDeleteClick end

object bCorrect: TBitBtn Left = 18 Top = 136 Width = 103 Height = 25 Caption =

#1050#1086#1088#1088#1077#1082#1090#1080#1088#1086#1074#1072#1090#1100 TabOrder = 2 OnClick = bCorrectClick end

object StringGrid1: TStringGrid Left = 130 Top = 40 Width = 540 Height = 140 ColCount = 8 DefaultRowHeight = 20 FixedCols = 0 RowCount = 20 TabOrder = 3 end

end end end

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Интерфейс программы LifeCycle

Рисунок В.1. - Приветственное окно программы

Рисунок В.2 - Окно вода переметров нагружения

Рисунок В.3. - Исходные данные нагружения трубчатого элемента

Расчеттрубчагтого элемента конструкции ^И M I I'

EpsP [накопленные пластические деформации) = 0,042654 Таи (время) = 1001,0000 S/STO 1 0,5

■ Defects 00 [%) -1.5 -0.5 0,5 1 1.5 2 Ера* 100

Е Defect [накопленное повреждение^ 0,0026968901511282 ■И

4,5- II

3,5-

2,5-

2

1,5 1 Напряжения и деформации.

0,5-

--„„лоо Эgmal = -327,855 Sigma2 - -183750

0 ; i г i -■: Eps1 = -0,001416 Eps2= -0,000495

i. Пуск ||! 0 СтопИ 31 % | Закрыть |

Рисунок В.4. — Окно расчета элемента конструкции

flp Резул ьтаты рас С Д

Этап Sx, МПа Sy, МПа Sz, МПа EpsX EpsY EpsZ EpsXp EpsVp EpsZp Rx. МПа Ry. МПа Rz. МПа Eps*p Rp.M

1 232,50 187,50 0,00 0,00352 0,00246 -0,00193 0,00154 0,00079 -0,00234 10,13 5.20 -15,33 0,00238 155,

2 -232,50 -187,50 0,00 -0,00149 -0,00054 0,00344 -0,00135 -0.00069 0.00204 -8,92 -4,58 13,49 0.00684 157,

3 232,50 187,50 0,00 0,00354 0,00247 -0.00195 0,00156 0,00080 -0,00236 10,13 5.20 -15,33 0,01133 155.

4 -232,50 -187,50 0,00 -0,00148 -0,00053 0.00342 -0,00133-0.00068 0.00202 -8,92 -4,58 13,49 0.01580 157,

5 232,50 187,50 0,00 0,00355 0.00248 -0.00198 0.00158 O.COO'81 -0,00239 10,13 5,20 -15,33 0.02028 155,

6 -232,50 -187,50 0,00 -0,00146 -0,00052 0,00339 -0,00131 -0,00067 0,00199 -8,92 -4,58 13,49 0,02475 157,

7 232,50 187,50 0,00 0,00357 0.00249 -0.00200 0.00159 0,00082 -0,00241 10,13 5,20 -15,33 0.02923 155,

8 -232,50 -187,50 0,00 -0,00145 -0,00051 0,00337 -0,00130 -0.00066 0,00197 -8,92 -4,58 13,49 0,03370 157,

9 232,50 187,50 0,00 0,00358 0.00249 -0.00203 0,00161 0,00082 -0,00244 10,13 5,20 -15,33 0,03819 155,

10 -232,50 -187,50 0,00 -0.00143 -0,00051 0,00335 -0,00123 -0.00066 0.00194 -8,92 -4,58 13,49 0.04265 157,

11 232,50 187,50 0,00 0,00360 0,00250 -0,00205 0,00162 0,000'83 -0,00246 10,13 5.20 -15,33 0,04714 155,

| Ресурс конструкции = 3067 циклов | 0 Закрыть J_ J ^ Сохранить

Рисунок В.5. - Результаты расчета

Рисунок В.6. - График накопления повреждения