Д о б р о   п о ж а л о в а т ь   н а   W e b - с е р в е р   ж у р н а л а   М и р   Э т и к е т к и
Архив изданий
2001
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2002
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2003
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2004
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2005
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2006
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2007
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2008
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2009
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2010
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2011
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2012
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 

Мир этикетки №8'2002
Мир этикетки №8'2002
Разделы
О нас
Журнал
Реклама
Архив изданий
Архив изданий
Поиск в архиве изданий


.

Набивка сальниковых компенсаторов . Компенсаторы ПГВУ .

 

Развитие и интеграция в САПР семейства программных комплексов АСТРА-НОВА для нормативных расчетов на прочность трубопроводных систем различного назначения

А.М.Белостоцкий, Г.А.Воронова, А.Л.Потапенко

Отметившее свое 26-летие семейство объектно-ориентированных программных комплексов АСТРА-НОВА (Windows-версия АСТРА-2001) на стадиях проектирования и эксплуатации обеспечивает автоматизированные поверочные расчеты произвольных пространственных разветвленных трубопроводных систем на статическую и циклическую прочность, на сейсмические воздействия, на вибропрочность и неустановившиеся динамические процессы в соответствии с требованиями российских нормативных документов, действующих в ряде отраслей: АСТРА-АЭС — ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок; АСТРА-ТЭС — РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды, п. 5.2; АСТРА-НЕФТЕХИМ — нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства (РТМ 38.001-94. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов); АСТРА-СЕТЬ — РД 10-400-01. Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей; АСТРА-МАГИСТР — СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы.

Cуммируя многочисленные преимущества Windows-версии АСТРА-НОВА, следует констатировать, что впервые в отечественной практике достигнут качественно новый уровень комплексного автоматизированного расчетного обоснования статической и циклической прочности, сейсмостойкости и вибропрочности на доступных ПК. Появилась возможность оперативно и точно моделировать, анализировать в полном соответствии с требованиями действующих норм и оптимизировать трубопроводные системы произвольной сложности по прочностным критериям, не прибегая к вынужденным и зачастую необоснованным упрощениям и используя все преимущества Windows-технологий. Например, в рамках одной расчетной модели пользователь может быстро задать и комплексно проанализировать (на статику, циклику, сейсмику, вибрацию и пр.) связанную с ядерным реактором систему всех петель 1-го контура «реактор — трубопроводы — парогенераторы — насосы — ГЗЗ — компенсатор объема и т.д.» с адекватным учетом геометрико-жесткостных и инерционных характеристик и сложных условий крепления оборудования.

Существенно облегчена и обогащена новыми возможностями и процедура презентации (оформления) результатов расчетов в различных формах (сводные и выборочные таблицы, графики, визуализация и анимация, генерация отчетов). Совместимость и преемственность в отношении предыдущих версий, соответствие запросам проектной практики удерживают опытных пользователей, а новые, игровые по форме возможности привлекают молодежь, работающую в успешных фирмах. Созданы и реализуются основы для полной интеграции расчетов на прочность трубопроводов в процессы автоматизированного трехмерного проектирования и/или мониторинга объектов атомной и тепловой энергетики, нефтехимии и нефтепереработки, теплосетей и нефте- и газотранспортировки:

  1.  В комплексах реализован единый эффективный алгоритм расчета трубопроводов как линейно-упругих пространственных многократно статически неопределимых стержневых систем, сочетающий в себе суперэлементный подход метода перемещений, методы начальных параметров и прогонки (для каждого суперэлемента — неразветвленного участка трубопровода) и спектральную методику решения динамических задач. Значимые собственные частоты и формы колебаний (для реальных трубопроводов, зачастую включающих много одинаковых ветвей, возможны случаи с кратностью порядка 10 и более) в требуемом диапазоне определяются исходя из решения частной проблемы собственных значений оптимизированными методами Ланцоша (блочный вариант) или итераций подпространства.

    Повышенная «оболочечная» податливость криволинейных труб (эффекты Кармана) и тройниковых соединений учитывается совместно со стеснением деформаций от присоединенных прямых труб. Линзовые, сильфонные и сальниковые компенсаторы, «арматура» (клапаны, задвижки и т.п.), фланцевые соединения, пружинные подвески и жесткие тяги, одно- и двусторонние опоры скольжения и качения, неподвижные опоры и амортизаторы (учет только динамической жесткости) — вот неполный перечень адекватно моделируемых элементов трубопроводов. Предусмотрено также задание стержневых элементов произвольного (не кольцевого) сечения, работающих на растяжение-сжатие, изгиб, сдвиг и кручение, моделирующих сложные опорные конструкции и оборудование в составе системы. Факторы для многовариантных режимов нагружения представлены весьма широко и разнообразно: внутреннее и/или внешнее давление, погонная весовая и ветровая нагрузка (включая моментные составляющие, например от стратифицированных жидкостей), перепады температур, заданные линейные и угловые перемещения опор (внешних и внутренних), монтажный натяг, дополнительные местные напряжения и т.д.

    Эффективная программная реализация для ПЭВМ современных алгоритмов позволяет выполнять прочностной анализ систем практически произвольной жесткостной и инерционной «контрастности» и вычислительной размерности (до 2 тыс. суперэлементов, 200 тыс. расчетных сечений и элементов, 50 тыс. динамических степеней свободы, 1 тыс. собственных частот и форм колебаний) при весьма умеренных затратах машинного времени.

  2.  Многоэтапный расчет на статическую и циклическую прочность низко- и высокотемпературных трубопроводов (модуль АСТРА-СТАЦ) содержит опции задания или рационального выбора пружинных подвесок из сортамента МВН, ОСТ и «спецпружин». Предусмотрены все практически значимые виды прочностных расчетов (в том числе итерационного типа для учета возможного отрыва от опор и трения типа Кулона в опорах скольжения и качения) на нормативно регламентируемые сочетания квазистатических и малоцикловых нагрузок для режимов нормальных условий эксплуатации (НУЭ), нарушения НУЭ, гидро-/пневмоиспытаний и аварийных ситуаций. Реализованы инженерные методики уточненного расчета напряжений в отводах, гибах, коленах и тройниковых (сварных, штампованных и др.) соединениях, базирующиеся на результатах многопараметрических конечно-элементных исследований, на оценке герметичности фланцевых соединений.

    Расчет на сейсмические воздействия, заданные многокомпонентными спектрами ответа или ответными акселерограммами (АСТРА-СЕЙСМ), выполняется с учетом всех значимых собственных частот и форм колебаний системы. Для плотных спектров учитывается корреляция близких собственных форм. Реализованы также методики расчета на «высокочастотное» воздействие от падения самолета и автоматизированный режим рациональной расстановки сейсмоопор.

    Предусмотрено три вида расчета на вибропрочность (АСТРА-ВИБР): оценка близости собственных и возбуждающих частот колебаний (отстройка от резонансных режимов), определение допускаемых амплитуд (нормировка) перемещений по учитываемым собственным формам и вычисление амплитуд реакций, вибропрочности и долговечности при заданных полигармонических вибрационных нагрузках. Обеспечен расчет неустановившихся вынужденных колебаний при заданных динамических нагрузках для различных переходных (пуск, останов и т.п.) и аварийных режимов эксплуатации (модуль АСТРА-ДИН).

  3. Развитой пре- и постпроцессор со встроенными, так называемыми отраслевыми, базами данных по физико-механическим характеристикам материалов и по параметрам типовых элементов (деталей), многооконный Windows-интерфейс и трехмерная графика (исходное и деформированное состояния, анимация собственных форм, цветовое распределение нагрузок и расчетных напряжений) дают многовариантные возможности для удобного задания исходных данных, для анализа и представления результатов расчета (рис. 1, 2, 3, 4, 5).

    Поддерживаются как традиционный табличный режим задания расчетной модели по суперэлементам и сечениям с визуализацией результата, так и полностью графический (в сапровском стиле) интерактивный режим построения с возможным использованием баз данных и ранее заданных прототипов-аналогов (рис. 6). Оптимизированная расчетная модель в последнем случае генерируется программно (с возможностью вмешательства пользователя на любом этапе); таким же образом производится и расстановка масс (динамических степеней свободы) для динамических моделей. Решена практически важная задача обнаружения возможных коллизий — технологически недопустимых пересечений или касаний труб.

    Обеспечена совместимость с ранними версиями АСТРА-НОВА и с некоторыми другими программами расчета трубопроводов, ведутся работы по полноценному импорту-экспорту в AutoCAD и по интеграции в мощные современные САПР (CADWorx/PIPE от COADE Engineering, PDS и др.).

  4. Проектный блок программ автоматизированного расчета подкрепляется исследовательским блоком, ориентированным на использование квалифицированными расчетчиками. Так, разработана, протестирована и прошла испытания численная методика расчета последствий мгновенного аварийного разрыва трубопроводов (движение трубопроводов с учетом больших перемещений и пластических деформаций, оценка ударных нагрузок на опоры-ограничители и близлежащие системы — АСТРА-РАЗР), что безусловно необходимо для ответственных систем в атомной энергетике. Подсистема уточненного расчета НДС и прочности типовых элементов трубопроводов (сварных и штампованных тройников, отводов, гибов и колен, конических переходников, линзовых компенсаторов) — АСТРА-СТАДИО, связанная с базой данных типовых элементов, обладает собственным развитым диалоговым пре- и постпроцессором, требует лишь необходимого минимума информации (рис. 7). Вычислительной основой подсистемы служит универсальный программный комплекс СТАДИО, а базовыми конечными элементами — криволинейные оболочечные элементы переменной толщины суперпараметрического семейства, реализующие гипотезы типа Тимошенко.
  5. Программные комплексы АСТРА-НОВА детально верифицированы и документированы (АСТРА-АЭС аттестован в Госатомнадзоре РФ еще в 1995 году, АСТРА-ТЭС, -НЕФТЕХИМ и -СЕТЬ подготовлены к сертификации в Госстрое РФ), интенсивно используются ведущими проектно-конструкторскими, исследовательскими и эксплуатирующими организациями (более

50 инсталляций), среди которых: ФГУП «Атомэнергопроект», ПКФ «Росэнергоатом», ВНИИАМ, ОКБ «Гидропресс», РОСЭП, СвердНИИХимМаш, НТЦ Госатомнадзора России и Украины, Киевский и Харьковский «Энергопроект», Енергопроект (Болгария), Игналинская АЭС (Литва), АО «Рязанский НПЗ», АО «ЛУКОЙЛ-ПермьНЕФТЕОРГСИНТЕЗ», ПО «НАФТАН» (г.Новополоцк), ПО «Химтехнология» (г.Северодонецк), АО «ВНИПИНефть» и АО «ЛенНефтехим». Имеются положительные рецензии специалистов ведущих зарубежных фирм Siemens AG (Германия), EDF (Франция) и Westinghouse (США).

У нас накоплен более чем четвертьвековый опыт широкого использования комплексов в расчетном обосновании НДС, прочности и надежности пространственных разветвленных трубопроводов различных отраслей. При этом весьма показательно, что ни по одному трубопроводу, спроектированному с применением АСТРА-НОВА (а общее число исследованных систем — десятки тысяч), не было ни рекламаций, ни каких-либо нештатных ситуаций, возникших по вине программного комплекса.

Мир Этикетки 8'2002