Штуцер-МКЭ

Штуцер-МКЭ — первая специализированная отечественная программа для расчета прочности и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом) с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

ПОСЛЕДНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.5 (29.12.2017)

• Снято ограничения по использованию сплавов из цветных металлов;
• Дополнена база данных материалов.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.4 (27.11.2017)

• Уточнена методика определения расчетных сопротивлений материалов;
• Исправлен вывод допускаемых напряжений в исходных данных для некоторых материалов по ASME.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.2 (10.05.2017)

• Исправлена ошибка вставки штуцера в эллиптические днища для частной подзадачи.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.0 (29.03.2017)

• Разработан постпроцессор (интерактивная 3D модель), предназначенный для наглядного представления результатов расчёта.
• БД материалов пополнена материалами по стандарту GB 150.2-2011 (Китай).

Версия Штуцер-МКЭ 2.13 (07.12.2016)

• Добавлен расчет на прочность при малоцикловых нагрузках с оценкой напряжений в соответствии с п.7 ГОСТ Р 52857.6-2007 «Уточненный расчет на малоцикловую прочность».
• Исправлен коэффициент запаса для аустенитных хромоникелевых сталей.
• Добавлен расчёт для V группы аппарата в условиях сероводородной среды.
• Исправлена ошибка с наименованием плоского днища в отчёте.

Версия Штуцер-МКЭ 2.12 (25.02.2016)

• Расширены границы расположения штуцеров на днищах;
• Расчёт конических переходов и днищ уточнён за счёт учащения разбивки КЭ;
• Доступна работа на китайском языке;
• Добавлен расчёт коэффициентов интенсификации напряжений;
• Добавлен расчёт коэффициентов гибкости.

Версия Штуцер МКЭ МКЭ 2.10 (26.09.2014)

• Добавлена возможность расчёта на прочность конических переходов и днищ от действия давления и внешних нагрузок.
• Добавлена возможность оценки прочности по нормативному документу JB 4732-1995.
• База данных материалов пополнена основными материалами из китайских стандартов стандартов (JB 4732-1995 и GB 713-2008), материалами труб по ТУ 14-3Р-55-2001.

Версия Штуцер МКЭ 2.9.0.0 (02.12.2013)

• Добавлена возможность оценки прочности по нормативным документам ASME VIII Div. 2 и EN 13445-3.
• Добавлена возможность расчёта штуцеров с утолщением нижней части патрубка.
• Помимо расчёта жёсткости (податливости) на краю патрубка добавлена возможность их расчёта в месте врезки.
• База данных материалов пополнена основными материалами из европейских стандартов (EN Standards).
• База данных материалов ASME II дополнена допускаемыми напряжениями по табл.5 (используются для оценки прочности по ASME VIII Div. 2).

Версия Штуцер МКЭ 2.8.0.4 (14.06.2013)

• Устранены ошибки сохранения настроек обновления.
• База данных материалов расширена свойствами материалов по ПНАЭ Г-7-002-86, ОСТ 26-01-858-94, СТО 00220227-006-2010, ГОСТ Р 54522-2011.

Версия Штуцер МКЭ 2.08 (26.07.2012)

• Добавлена возможность расчёта монтажных штуцеров (цапф).
• Добавлена расчётная модель для оценки прочности врезки патрубков в стенки вертикальных резервуаров, содержащая, в том числе, патрубки с усиливающим листом до днища.
• Введена новая база данных материалов, содержащая как отечественные марки, так и материалы по ASME.
• Внедрена система автоматического обновления версий программы.

Версия Штуцер МКЭ 2.07 (02.09.2011)

• Добавлена возможность создания отчетов в формате RTF, как на основе шаблона, оформленного в соответствии с ЕСКД, так и в свободной форме. Доступна дальнейшая работа с отчётом в MS Word.
• Проведено уточнение разбивки отбортовки и цилиндрического участка днищ со смещённым штуцером.

Версия Штуцер МКЭ 2.06 (08.11.2010)

• Добавлена возможность расчёта днищ с отбортовками и цилиндрическими участками с целью уточнения податливости врезки и уменьшения краевого эффекта.

Версия Штуцер МКЭ 2.05 (03.02.2010)

• Добавлена возможность выбора нормативного документа по оценке напряжений. Теперь помимо ПНАЭ Г-7-002-86 можно использовать ГОСТ Р 52857.1–2007 и ГОСТ Р 52857.10–2007 (для сероводородсодержащей среды).
• Уменьшено минимально возможное расстояние размещения штуцера до края обечайки и днища.
• Оптимизировано соотношение геометрических размеров конечных элементов вдоль оси цилиндрической обечайки, что уменьшает время расчёта, в особенности, длинных аппаратов и магистралей.
• Нагрузки на косую врезку теперь можно прикладывать как в системе координат магистрали, так и в системе координат ответвления.
• Добавлена возможность настройки количества контуров изолиний напряжений (от 3 до 30).

Версия Штуцер МКЭ 2.04 (21.07.2009)

• Появилось возможность работы с программой и получения отчетов на английском языке.
• Добавлена возможность расчета прямых и косых врезок. Нагрузки прикладываются как к сечению ответвления, так и к сечению магистрали на свободном краю.
• Таблицы в отчётах теперь не содержат картинок обозначений, что удобнее при переносе в документы MS Office.
• Уменьшено минимальное расстояние от края обечайки (днища) до наружной поверхности штуцера, что несколько расширило условия применения программы.
• В отчёт добавлены рисунки деформированной формы расчётной модели в автоматически подобранном масштабе.

Версия Штуцер МКЭ 2.03 (23.01.2009)

Добавлен расчет штуцера, в том числе допускаемых нагрузок и жесткостей как в глобальной (связанной с аппаратом), так и в локальной (связанной со штуцером) системе координат. Удобно при расчетах наклонных и смещенных штуцеров и интеграции с программой СТАРТ.

Реализованы расчеты прочности и жесткости штуцеров цилиндрической обечайки как горизонтальных, так и вертикальных аппаратов. При расчетах вертикальных сосудов и аппратов (в том числе колонного типа) закрепление обечайки производится в месте крепления опор. При этом верхняя часть обечайки не закрепляется, что приводит к учету дополнительной податливости врезки.

Версия Штуцер МКЭ 2.02 (13.11.2007)

• Доработан интерфейс, исправлена ошибка неверного расположения штуцера в конической обечайке.

Версия Штуцер МКЭ 2.01а (27.06.2007)

• Исправлен ряд мелких ошибок при работе с электронным ключом.

Версия Штуцер МКЭ 2.01 (29.11.2006)

• Первая коммерческая версия программы, пришедшей на смену программе Штуцер.

Выполняемые функции:

• определение мембранных, изгибных и общих напряжений в местах врезки штуцеров (в том числе наклонных) в цилиндрические и конические обечайки, в выпуклые и плоские днища от действия внешних нагрузок и давления;
• определение допускаемых мембранных и общих напряжений;
• заключение о работоспособности узла врезки;
• определение допускаемых нагрузок на штуцера;
• определение жесткости (податливости) узла врезки;
• расчет укрепления отверстия от действия давления;
• расчет прочность врезки, работающей в коррозионно-активной сероводородсодержащей среде;
• расчет прочности и жесткости по WRC107 (297).

При определении прочности и жесткости узла врезки МКЭ получил широкое распространение. Созданная программа, в отличие от универсальных конечно-элементных программ (ANSYS, NASTRAN, COSMOS и др.), не требует специальной подготовки пользователя и значительных временных затрат. Создание конечно-элементной разбивки и оценка полученных результатов напряженно-деформированного состояния (НДС) зоны врезки производится автоматически.

Расчет НДС выполняется как для радиальных, так и для косых врезок в цилиндрические и конические обечайки, а также эллиптические, сферические и плоские днища. Расчет с помощью МКЭ позволяет значительно расширить область применения и точность решения задачи.

Расчеты проводятся согласно стандарту ассоциации «Ростехэкспертиза» СА 03-003-07 (16 глава).

Допускаемый уровень напряжений определяется согласно «Нормам расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок». (ПНАЭ Г-7-002-86 ГОСАТОМЭНЕРГОНАДЗОР СССР 1989).

Точность расчетов на прочность сосудов, аппаратов и трубопроводов в месте соединения в значительной степени определяется учетом жесткости (податливости) врезки. Как правило, при расчетах на прочность трубопроводных систем соединение трубопровода и сосуда (аппарата) заменяется мертвой опорой, что приводит к получению завышенных усилий и напряжений в узле соединения.

Кроме расчета по МКЭ в программе имеется возможность расчета жесткости и напряженного состояния узлов врезки штуцеров с использованием зависимости безразмерных относительных параметров перемещений и напряжений от геометрических характеристик элементов врезки в соответствии с WRC107-79, WRC297-87 (Бюллетени американского Совета по исследованиям в области сварки №           107, №           297 «Местные напряжения в сферических и цилиндрических корпусах, вызываемые внешними нагрузками») и BS5500-76 (Британский стандарт).

Дана возможность оценки прочности и устойчивости как элемента, в который врезается штуцер, так и расчет укрепления отверстия под действием только давления по нормативным документам ГОСТ 14249-89 и ГОСТ 24755-89, соответственно.
Программа рекомендуется для использования при проектировании и проведении поверочных расчетов в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.

Использование программы позволяет повысить безопасность оборудования при сокращении трудозатрат на этапе проектирования.

Благодаря продуманной организации диалогового ввода и встроенной документации с методическим описанием освоение программы не требует специального обучения и не занимает много времени. От пользователя не требуется знания программирования и детального устройства программы. Программа работает в среде Windows 9x/2000/XP.

Ввод исходных данных и параметров конструкции

Фрагмент результатов расчета