СПОСОБ АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ КОТЛОВ С МЕМБРАННЫМИ ЭКРАНАМИ

1. Способ анализа и оптимизации конструкций котлов с мембранными экранами, включающий этапы: циклическое формирование конструкции; расчет их геометрических, физических и физико-механических характеристик ортотропных пластин и/или оболочек, заменяющих экраны, формирование измененной конструкции котла с заменяющими пластинами и/или оболочками, формирование конечно-элементной модели измененной конструкции и моделирование ее напряженно-деформированного состояния; проведение анализа соответствия напряженно-деформированного состояния всей конструкции заданным или оптимальным параметрам; в случае несоответствия напряженно-деформированного состояния всей конструкции или ее элементов заданным или оптимальным параметрам внесение корректив и повторение всех этапов, отличающийся тем, что геометрические и физико-механические параметры ортотропной пластины и/или оболочки из условий равенства их потенциальных энергий деформаций при растяжении-сжатии, изгибе, кручении и сдвиге принимают следующими: толщину
мембранные модули упругости ортотропной пластины или оболочки вдоль X и Y:
коэффициенты Пуассона:
мембранный модуль сдвига:
изгибные модули упругости ортотропной пластины или оболочки
коэффициенты поперечной деформации
изгибной модуль сдвига
xz
yz
поперечные модули сдвига G, G в плоскостях XOZ и YOZ
где d - наружный диаметр труб экрана, мм;
δ - толщина стенки труб, мм;
s - шаг между трубами экрана, мм;
0
0
b - ширина проставки или удвоенная ширина плавника трубы, мм, b = s-d;
0
s - толщина проставки или толщина вершины плавника трубы, мм;
1
1
0
2
s - толщина корня плавника трубы или толщина проставки с учетом катетов швов, мм, s=s+2k;
2
1
k, k - катеты сварного шва в направлении перпендикулярном плоскости проставки и в плоскости проставки, т.е. вдоль осей Z и X, мм;
2
F - площадь поперечного сечения экрана в пределах шага труб, мм;
Е - модуль упругости металла, МПа;
μ - коэффициент Пуассона металла;
1экр
П - потенциальная энергия деформации сдвига, мДж;
2экр
П - потенциальная энергия деформации чистого изгиба экрана единичным моментом М=1 Н×мм, мДж;
3экр
П - потенциальная энергия деформации сдвига в плоскости XZ, мДж;
4экр
П - потенциальная энергия деформации сдвига в плоскости YZ, мДж;
y
y
Q - единичная поперечная сила, Q=1 Н;
z
z
Q - единичная поперечная сила, Q=1 Н;
- длина элемента экрана, принимаемая, мм, например, равной (2…5)5, при этом координатные оси направлены X - в серединной плоскости экрана поперек трубы, Y - вдоль оси трубы, Z - перпендикулярно серединной плоскости экрана.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае несоответствия напряженно-деформированного состояния всей конструкции или ее элементов заданным или оптимальным параметрам проводят субмоделирование малых зон экранов с формированием твердотельных моделей.