ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спас Деформирование больших фланцев сосудов высокго давления из "Расчет напряженного состояния сосудов " При исследовании деформаций больших фланцев сосудов высокого давления в качестве основных расчетных элементов при составлении расчетной схемы фланца используют оболочку, жесткое кольцо балку. При нагружении таких сосудов типичной является ситуация, когда на узкие грани фланцев, сжимающие прокладку, действует со стороны прокладки момент сил реакции, довольно большой по сравнению с моментом от со-единительньцс шпилек, и поэтому требуется точно знать распр еделение сил реакции по радиусу. Расчетная схема, использующая оболочечйый элемент, позволяет приближенно учесть этот факт. Но есть еще однО обстоятельство, которое не учитывается при использовании указанного набора базисных элементов ), — это пластическая деформация прокладки. Из-за нее расчеты, основанные на линейно-упругой модели материала, могут стать неэффективными с другой стороны, применение базисного элемента в виде жесткого кольца может внести неточность в описание общего упругого поведения колец фланцев. Настоящая глава посвящена выяснению этих вопросов. С этой целью в ней проанализировано поведение узких фланцев двух разновидностей, типичных для фланцев реакторов с водой под давлением (ВВЭР), при помощи метода конечных элементов (упругих и упругопластических). Результаты расчетов сравниваются с вычислениями по расчетной схеме, использующей упомянутые выше базисные элементы, и с экспериментальными результатами. Экспериментальные данные о локальных деформациях прокладки получены с помощью специального оптического устройства, луч которого пропускался через канал для определе ния утечки во фланце силового корпуса ВВЭР. Для определения поворотов фланцев применялись тензодатчики, расположенные на силовых корпусах ВВЭР кроме того, датчики были наклеены и на шпильках. [c.9] Помимо перечисленного выше, в настоящей главе исследуется напряженное состояние в шпильках, влияние трения между верхним и нижним фланцами и обсуждаются некоторые детали прочностных расчетов. [c.9] ОН предполагал, что радиальные поперечные сечения колец фланцев не деформируются. Свои расчеты Ван Кампен проверил в экспериментах на сосудах, фланцы которых имели отношение высоты к ширине t/bf (см. рис. 1) приблизительно 1.4 и 1.75. Известно, что у корпусов ВВЭР отношение t/bf может изменяться от 1.3 до 5.75. Для верхней части этого диапазона изменения t/bf допустимость названного выше предположения вызывает сомнение. Выяснение этого вопроса составляет одну из задач настоящей статьи. [c.11] Другой важный аспект поведения фланцев легководных реакторов (ЛВР), лишь частично исследованный в предшествующих публикациях, связан с пластическими деформациями металлической прокладки, определяющими радиальное положение края прокладки rg. Знать величину надо для того, чтобы сравнить расстояния ref — rg и гь — г (здесь ref — расстояние от оси сосуда до середины фланца, гь — расстояние от оси сосуда до реи шпильки) если ref —Гв значи тельно превосходит гь — / f, то, роль момента сил реакции Mg прокладки более важна, чем момента от шпилек Представление теоретической и экспериментальной информации о пластических деформациях металлических поверхностей в зоне контакта составля ет еще одну цель настоящей статьи. [c.11] Кроме того, в статье обсуждаются влияние трения между верхним и нижним фланцами, напряженное состояние в шпильках, специальные вопросы расчета фланцевых соединений методом конечных элементов. [c.11] Описанные в этой главе эксперименты были выполнены на фланцевых соединениях четырех натурных силовых корпусов ВВЭР, форма и размеры которых указаны на рис. 2 и в табл. 1, а некоторые механические свойства материала даны в табл. 2. Клиновидная форма прокладки, показанная на рис. 2, обычно используется в корпусах ЛВР для обеспечения условий герметичности — утечки наружу от кольца фланца не должно быть ни при нормальных условиях эксплуатации, ни при их нарушении, т. е. после поворота колец фланцев, вызванного механическими нагрузками и (или) воздействием температуры. [c.11] Деформации е измерялись не менее чем в двух меридиональных сечениях фланца. Если одно из этих сечений проходит через ось шпильки, а второе — посредине между двумя соседними шпильками, то можно учесть эффект ослабления фланца, вызванный наличием отверстия для шпильки. Как выяснилось в экспериментах, этот эффект был незначительным, что и послужило основанием для принятого в расчетах предположения об осесимметричном характере деформирования рассматриваемых фланцевых соединений.. [c.14] МОЩЬЮ специальной программы на ЭВМ IBM 360/65, связанной с графопостроителем al omp. Программа обработки данных эксперимента включала поправки на коэффициент тензочувствительности датчика, сопротивление проволоки, температуру и т. д. [c.15] Некоторые типичные графики, представляющие результаты измерений на сосуде 3, приведены на рис. 4. Внутреннее давление в сосуде изменялось ступенями по 2 МН/м (20 бар), и после каждой ступени производился полный цикл измерений. Затят 58 шпилек, имеющихся во фланцевом соединении сосуда 3, производился погруппно — по три шпильки в группе. [c.15] что затяг производился погруппно нелинейности на графиках, относящихся к нагружению внутренним давлением (при давлении около 17.5 МН/м ), будут объяснены ниже при обсуждении Экспериментальных результатов. [c.17] Датчики, наклеенные на шпильки, дают информацию ие только об осевых, но и об изгибных деформациях шпилек хотя было показано [1]. что изгиб шпилек слабо влияет на общий поворот фланца, знание внутренних напряжений в шпильках желательно для оценки их усталостной прочности. [c.17] В работе [4] указывалось, что может быть значительное расхождение между вычисленными и измеренными в эксперименте изгибными напряжениями в шпильках. Таким образом, измерение деформаций шпилек служит основой для более детального исследования напряжений в шпильках. [c.17] На рис. 6—8 для сосудов 1, 3 и 4 соответственно представлены радиальные перемещения, вычисленные на основании показаний тензодатчиков при затяге шпилек и максимальном внутреннем давлении. Результаты для сосуда 2 были очень близки к результатам, полученным на идентичном ему сосуде 1, и поэтому для краткости не приводятся. [c.18] Расположение датчиков см. на рис. 8а. [c.19] К этим результатам следует сделать два замечания. Первое относится к изменению направления кривой на рис. 9 при внутреннем давлении около 17.5 МН/м . Объясняется это хорошо известным фактом —фланец крышки жестче фланца корпуса. Относительному радиальному смещению (наружу) фланца корпуса препятствует трение о поверхность прокладки. С возрастанием внутреннего давления сила трения убывает и тогда при некотором давлении (в нашем случае это 17.0 МН/м2) происходит резкое смещение фланца корпуса относительно фланца крышки. [c.21] Второе замечание касается отсутствия данных на этапе снятия внутреннего давления. Дело в том, что световой зайчик пропал на первом же шаге понижения давления. Обследование после полного снятия нагрузки показало, что отражающий слой внутреннего зеркала исчез по неизвестным причинам. Времени для повторения эксперимента не было. [c.21] Для определения деформаций и напряжений во фланцах использовались два существенно разных метода. [c.21] И упругопластическое поведение фланцев. Более подробное обсуждение этого подхода и некоторых его возможностей, практически полезных для эффективного расчета фланцевых соединений, будет дано ниже. Расчеты методом конечных элементов были выполнены для сосудов 3 и 4. Вычисления на основе модели жесткого кольца были проведены для всех сосуд,ов, хотя некоторые специальные детали были обследованы только для сосуда 3. Схематизация сосудов 3 и 4 для использования модели жесткого кольца показана на Jiii . 10. [c.22] Вернуться к основной статье