Оставшийся срок службы компонента в диапазоне ползучести очень чувствителен к приложенному напряжению. Точный анализ напряжений имеет решающее значение для достоверной оценки срока службы трубопроводных систем со шовной сваркой, в частности. Можно показать, что системные нагрузки существенно влияют на срок службы как продольных, так и кольцевых сварных швов. В типичных коммерческих программах для трубопроводов используются простые конечные элементы балок, которые не могут адекватно охарактеризовать распределение напряжений, которые могут возникнуть в реальных системах трубопроводов. Для поддержки передовых работ по прогнозированию срока службы сварных трубопроводных систем было необходимо разработать превосходные инструменты анализа напряжений, которые исследуют смещения, ползучесть и релаксацию даже в самых сложных трубопроводных системах. Описанная здесь методология была необходима для разработки одной такой программы оценки жизни. Из-за сложности геометрии и нагрузки на трубопроводные системы детальный трехмерный анализ методом конечных элементов всей системы неудобен. Это особенно сложно, поскольку колена трубопроводов испытывают сложные режимы деформации, такие как овализация и коробление. Необходимость эффективного и экономичного проведения анализа напряжений трубопроводных систем привела к разработке ряда специальных конечных элементов. Бате и Алмейда первыми разработали простой и эффективный локтевой элемент. Этот элемент начинается с модели балки, а овализация изогнутой трубы описывается конечным рядом Фурье, следуя работе фон Кармана. Этот элемент имел некоторые ограничения и не описывал должным образом реакцию локтя на тепловую нагрузку. Более того, нагрузки давления не были явно включены в элемент Бате-Алмейды. Недавно Ян расширил элемент Бате-Алмейды, чтобы более точно описать поведение колена трубопровода при термических нагрузках и нагрузках под давлением. Они также реализовали работу Милителло и Уэспе по интеграции деформации поперечного сечения. Путем интеграции этих последних разработок были разработаны сложные конечные элементы как для колен, так и для прямых участков трубы. В этом отчете представлены уравнения, определяющие коленчатый элемент и элемент прямой трубы. Показано, как сочетаются эффект овализации@ коробления@ и давления. Чтобы оценить эффективность коленчатого элемента@, сравнивается реакция этого элемента при различных типах нагрузок на трехмерные конечно-элементные модели, состоящие из оболочечных и кирпичных элементов. Эти результаты демонстрируют потенциал этого конкретного элемента для анализа всей конструкции трубопровода в диапазоне ползучести.
BULLETIN 482-2003 История
2003BULLETIN 482-2003 СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ КОЛЕНИ И ИЗГИБОВ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ С ПОЛЗЦУЗЬЮ