Определение разрушающего давления для сосуда с патрубком с применением конечно-элементного анализа

Московский Политех;
Кафедра Динамика, прочность машин и сопротивление материалов;
Курсовой проект пл дисциплине "Строительная Механика"
На тему: Определение разрушающего давления для сосуда с патрубком с применением конечно-элементного анализа;
Москва 2022.

Дается численное решение задачи о предельном состоянии пересекающихся сосудов, возникающем под действием внутреннего давления. Расчет проводился методом конечных элементов с использованием программного комплекса ANSYS. Исследовалось упруго-пластическое напряженно-деформированное состояние двух цилиндрических сосудов, оси которых смещены относительно друг друга и скрещиваются под прямым углом. Было выполнено трехмерное статическое нелинейное моделирование конструкции в виде пересекающихся тонкостенных оболочек для вычисления предельной нагрузки, при которой неизбежен разрыв стенок. Эта нагрузка определяется как внутреннее давление, при котором наступает исчерпание несущей способности материала, и как следствие этого – неустойчивость деформирования всего объекта. Физически это выражено в неограниченном формоизменении системы при бесконечно малом приращении нагрузки. Хорошее соответствие между прогнозируемым и взятым из литературных источников давлением разрыва показывает, что упруго-пластический конечно-элементный анализ является приемлемым инструментом для оценки предельной нагрузки для сложных оболочечных систем.

Содержание
1. Введение 3
1.1. Объект исследования 4
1.2. Цель работы 5
1.3. Задачи исследования. 5
1.4. Методы исследования 5
1.5. Практическая значимость 6
2. Теория Метода Конечных Элементов (МКЭ). 6
2.1. Дискретизация. Конечные элементы. Узлы 7
2.2. Системы отсчёта. Степени свободы 9
2.3. Аппроксимация искомой функции с помощью функций формы 10
2.4. Уравнения жёсткости конечного элемента 13
3. Создание и расчёт математической модели тонкостенного сосуда. 15
3.1. Геометрия 16
3.2. Создание сетки КЭ 17
3.3. Граничные условия 19
3.3.1. Условия симметрии 19
3.3.2. Нагрузка 19
3.4. Назначение материала 21
3.5. Результаты расчёта 22
3.6. Анализ полученных результатов 24
4. Определение разрушающего давления тонкостенного сосуда с врезанным фланцем, случай с укреплённым соединением. 27
4.1. Геометрия 27
4.2. Создание сетки КЭ 27
4.3. Граничные условия 29
4.3.1. Нагрузка 29
4.4. Назначение материала 29
4.5. Результаты 30
4.6. Анализ Результатов 31
5. Вывод 33
6. Список Литературы 33