осей X, Y и Z и вращения вокруг осей X, Y и Z узловой системы координат. Данный элемент основан на трехмерном (3D) балочном элементе (ВЕАМ4) и содержит упрощения, связанные с его симметрией и трубчатой формой. Изогнутой трубой, является элемент PIPE18. Элементом тройника является элемент PIPE17. Прямой пластической трубой является элемент PIPE20.

Исходные данные элемента

Геометрия, расположение узлов и система координат элемента показаны на рис. 2.11. Исходные данные элемента включают два или три узла, внешний диаметр трубы и толщину ее стенки, коэффициенты концентрации напряжений и гибкости, допускаемую толщину слоя коррозии, площадь поверхности, покрытую изоляцией, массу стенок трубы, осевую жесткость трубы, крутильную динамическую жесткость и свойства изотропного материала.

Если узел К отсутствует, ось Y системы

Рис. 2.11. Гзометрия элемента PIPE!6

Ось X элемента направлена от узла I к узлу J, При использовании опции создания элемента с двумя узлами ось Y элемента автоматически определяется так, чтобы являться параллельной плоскости XY глобальной системы координат. Несколько вариантов ориентации показаны на рис. 2.11. В случае, если элемент параллелен глобальной оси Z (или отклоняется от нее не более чем на 0,01%), ось Y элемента ориентируется параллельно глобальной оси Y (как показано). Для обеспечения пользовательского контроля ориентации элемента относительно оси X элемента используется опция третьего узла. Третий узел (К), если используется, определяет плоскость (совместно с узлами I и J), содержащую оси X и Z системы координат элемента (как показано). Исходные и расчетные координаты по окружности трубы определяются в качестве 0° при расположении на оси Y системы координат элемента и в качестве 90° при расположении на оси Z системы координат элемента.

Коэффициент концентрации напряжений (SIF) изменяет изгибные напряже; ния. Коэффициенты концентрации напряжений могут указываться в узле I

(SIFI) и в узле J (SIFJ), при KEYOPT(2) = 0, или определяться комплексом для тройника при KEYOPT(2) = 1,2 или 3. Значение SIF, меньшее 1.0, считается равным 1.0. Коэффициент гибкости (FLEX) для определения момента инерции для вычисления напряжений изгиба делится на значение момента инерции поперечного сечения. По умолчанию FLEX равен 1.0, но может принимать любые положительные значения.

Масса элемента вычисляется на основе массы стенок трубы, внешней изоляции и потока протекающей внутри жидкости. Изоляция и поток жидкости влияют только на матрицу масс элемента. Толщина слоя коррозии влияет лишь на вычисления напряжений. Положительное значение геометрической характеристики - массы стенки заменяет расчетное значение массы стенки трубы. Ненулевое значение геометрической характеристики - площади изоляции заменяет расчетное значение поверхности изоляции (вычисленное по наружному диаметру стенки и длине). Ненулевое значение геометрической характеристики — жесткости заменяет расчетное значение осевой жесткости трубы.

В расчетах трубопроводов для создания исходных данных элемента может использоваться модуль PIPE препроцессора PREP7. Для определения типа элемента при определении выходных данных и просмотра данных в постпроцессоре применяется признак KEYOPT(4).

Признак KEYOPT(7) используется для вычисления несимметричной гироскопической матрицы демпфирования (что часто используется в расчетах динамики вращающихся систем). Частота вращения указывается посредством геометрической характеристики SPIN (в радианах в единицу времени, положительное значение соответствует вращению вокруг положительного направления оси X системы координат элемента).

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J, К (ориентационный узел К является необязательным). Степени свободы - UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. Геометрические характеристики:

-OD - наружный диаметр трубы;

-TKWALL - толщина стенки;

-SIFI - коэффициент концентрации напряжений в узле I;

-SIFJ - коэффициент концентрации напряжений в узле J;

-FLEX - коэффициент гибкости;

-DENSFL - плотность протекающей жидкости;

-DENSIN - плотность внешней изоляции;

-TKIN - толщина слоя изоляции;

-TKCORR - допускаемая толщина слоя коррозии;

-AREAIN - площадь поверхности, покрытой изоляцией (заменяет значение, вычисленное комплексом);

-MWALL - масса стенки трубы (заменяет значение, вычисленное комплексом);

-STIFF - осевая жесткость трубы (заменяет значение, вычисленное комплексом);

-SPIN - скорость вращения (применяется при KEYOPT(7) =1).

Свойства материала - EX, ALPX (или СТЕХ или THSX), PRXY (или NUXY), DENS, GXY, DAMP.

Нагрузки, распределенные на поверхности:

-давления: 1-PINT, 2 РХ, 3-PY, 4 PZ, 5-POUT. Объемные нагрузки:

-температуры: TOUT(I), TIN(I), TOUT(J), TIN(J) при KEYOPT (1) - О, или TAVG(I), T90(I), T180(I), TAVG(J), T9QQ), T180(J) при KEYOPT (1) = 1.

Специальные возможности:

-изменение жесткости при приложении нагрузок;

-большие перемещения;

-рождение и смерть.

KEYOPT(l) - признак представления температур:

-О - градиент температуры по толщине стенки;

-1 - градиент температуры по диаметру.

KEYOPT(2) - признак использования коэффициента концентрации напряжений:

-О - коэффициент концентрации напряжений определяется по значениям SIFIи SIFJ;

-1 - коэффициент концентрации напряжений определяется в узле I при расчете тройника;

-2 - коэффициент концентрации напряжений определяется в узле J при расчете тройника;

-3 - коэффициент концентрации напряжений определяется в обоих узлах при расчете тройника.

KEYOPT(4) - признак типа элемента (для создания выходных данных и использования в постпроцессоре):

-О - прямая труба;

-1 - клапан;

-2 - промежуточный патрубок;

-3 - фланец;

-4 - сильфонный компенсатор;

-5 - патрубок, примыкающий под углом 45°;

-6 - тройник.

KEYOPT(5) - признак приложения поперечных давлений РХ, PY и PZ:

-О - используются только компоненты давления, приложенные по нормали;

-1 - используется полное давление (нормальные и сдвиговые компоненты).

KEYOPT(6) - признак вывода компонентов усилий и моментов: