Большинство из нас, моделируя трубопроводную систему с элементами врезки в аппараты, рано или поздно задается вопросом: как правильно смоделировать указанный узел соединения? Поставить систему в худшие условия или попробовать промоделировать всю конструкцию целиком? В этот момент возникает множество сомнений, так как наперед инженер не знает, что именно будет считаться худшими условиями и для чего. Самый примитивный подход, например, может увеличить нагрузки на соединение, но при этом уменьшить напряжения в трубе.
В настоящее время чаще всего при моделировании присоединения штуцера к аппарату учитывается местная податливость соединения, т.е. локальная деформация обечайки в точке присоединения. Для такого подхода существует большое количество методик (WRC 297/107/BS 5500). Метод за долгое время зарекомендовал себя с хорошей стороны, так как дает результаты достаточной точности и при этом минимизирует время на построение соединения и задание исходных данных. Достаточно смоделировать участок трубы на конце которого установлен элемент «штуцер», для которого программа рассчитывает местные податливости аппарата исходя из его геометрии.
Такой подход имеет право на существование, но скорее всего в определенных границах исходных данных. Так, например, если врезка в обечайку одна.
А что делать, если штуцеров в обечайке много? Ведь каждый из них взаимодействует с соседним, и общие перемещения/смещения узлов будут зависеть друг от друга. В таком случае, локальной податливостью уже не обойтись. Не смотря на то, что в исходных данных по расчету податливости узла врезки можно внести корректные расстояния до сечений изменения жесткости, непосредственное влияние штуцеров будет утрачено. Именно в таких ситуациях настоятельно рекомендуется учитывать общую податливость оборудования (изгиб обечайки от воздействия нагрузок)*.
Аппарат моделируется с помощью элемента «труба». Расстояние от оси аппарата до точки фактического присоединения трубы моделируется при помощи «жесткого» элемента. Элемент «штуцер» вставляется в точку соединения жесткой вставки и трубы. Таким методом, можно моделировать присоединение к оборудованию любой конфигурации, любого количества различных трубопроводов. Автоматически моделируется как местная, так и общая податливость. При этом элемент «труба» - обечайка необходима только как геометрический элемент и напряжения в ней не рассматриваются.
Картина перемещений отражает совместную работу трубопровода с оборудованием (серый цвет – монтажное состояние, зеленый – рабочее).
* В современных условиях, рекомендуется учитывать общую податливость аппарата при проведении расчета любого количества штуцеров врезки. Данный метод увеличивает точность расчета.
Предлагается использовать такой же подход и при моделировании другого оборудования в трубопроводной системе (насосы, компрессоры,…), только вместо элементов «обечайки–трубы» использовать «жесткие» элементы.
