VÝPOČET NÍZKOCYKLOVÉ ÚNAVY JADERNÉ ARMATURY DLE NORMY NTD A.S.I. SEKCE III. JIŘÍ TÁBORSKÝ*, LINA BRYUKHOVA KRÁLOVOPOLSKÁ STRESS ANALYSIS GROUP, s.r.o.

Podobné dokumenty
Přednášky část 4 Analýza provozních zatížení a hypotézy kumulace poškození, příklady. Milan Růžička

MĚRNÁ DEFORMAČNÍ ENERGIE OTEVŘENÉHO OCELOVÉHO

Laboratorní cvičení L4 : Stanovení modulu pružnosti

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

ANALÝZA NAPĚTÍ A DEFORMACÍ PRŮTOČNÉ ČOČKY KLAPKOVÉHO RYCHLOUZÁVĚRU DN5400 A POROVNÁNÍ HODNOCENÍ ÚNAVOVÉ ŽIVOTNOSTI DLE NOREM ČSN EN A ASME

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

Výpočet skořepiny tlakové nádoby.

Příloha č. 1. Pevnostní výpočty

Sylabus 18. Stabilita svahu

UZAVÍRACÍ KLAPKY S TROJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.8

Příklady spolupráce pracovníků Západočeské univerzity v Plzni s průmyslovými podniky jaderného strojírenství a energetiky

Klapka Série 14b / Série 14c

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Návrh rozměru čelních ozubených kol je proveden podle ČSN ČÁST 4 PEVNOSTNÍ VÝPOČET ČELNÍCH A OZUBENÝCH KOL.

Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1

UZAVÍRACÍ KLAPKY S TROJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.8

KONSTRUKČNÍ NÁVRH RÁMU LISU CKW 630 SVOČ FST Bc. Martin Konvalinka, Jiráskova 745, Nýrsko Česká republika

b) Křehká pevnost 2. Podmínka max τ v Heigově diagramu a) Křehké pevnosti

Nelineární problémy a MKP

Dovolené napětí, bezpečnost Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Pevnostní výpočet tlakové nádoby podle ČSN

OVMT Mechanické zkoušky

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

26/04/2016. PROGRAM PŘEDNÁŠEK letní 2015/2016

UZAVÍRACÍ KLAPKY S TROJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.8

Kapitola vstupních parametrů

KATALOGOVÝ LIST KM 0090/97 AUTOMATICKĚ VZDUCHTĚSNÉ UZÁVĚRY Vydání: 11/08 pro jaderné elektrárny Strana: 1 Stran: 8

VYHODNOCENÍ LABORATORNÍCH ZKOUŠEK

INŽ ENÝ RSKÁ MECHANIKA 2002

Jméno: St. skupina: Datum cvičení: Autor cvičení: Doc. Ing. Stanislav Věchet, CSc., Ing. Petr Liškutín, Ing. Martin Petrenec,

Radek Knoflíček 45. KLÍČOVÁ SLOVA: Hydraulický lis, hydropneumatický akumulátor, mezní stav konstrukce, porucha stroje.

SPOJE OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Cvičení 1. Napjatost v bodě tělesa Hlavní napětí Mezní podmínky ve víceosé napjatosti

Postup zadávání základové desky a její interakce s podložím v programu SCIA

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.

Ocelové konstrukce požární návrh

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Popis softwaru VISI Flow

Test A 100 [%] 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná.

UZAVÍRACÍ KLAPKY S DVOJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.7

Pevnostní analýza plastového držáku

Nauka o materiálu. Přednáška č.5 Základy lomové mechaniky

Mechatronické systémy s elektronicky komutovanými motory

OPRAVA ČESKÉHO OBRANNÉHO STANDARDU

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

16. Matematický popis napjatosti

Příklad - opakování 1:

KRÁLOVOPOLSKÁ STRESS ANALYSIS GROUP

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie)

8. Základy lomové mechaniky. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Hodnocení využití parku vozidel

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Ztráta stability tenkých přímých prutů - vzpěr

Zpětná klapka L30 PN , DN , T max : 540 C

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Zpráva pevnostní analýzy

VY_32_INOVACE_C 07 03

Klapka zpětná A43 DN , Pp 20 MPa Swing check valve A43 DN , Pp 20 MPa

NAPĚŤOVÁ A DEFORMAČNÍ ANALÝZA MECHANISMU OBĚŽNÉHO KOLA KAPLANOVY TURBÍNY VODNÍ ELEKTRÁRNY GABČÍKOVO

KONCEPCE PRAVDĚPODOBNOSTNÍHO VÝPOČTU ŽIVOTNOSTI KOTLOVÝCH TĚLES. Jan Korouš, BiSAFE, s.r.o., Malebná 1049, Praha 4,

UZAVÍRACÍ KLAPKY S DVOJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.7

MOŽNOSTI PREDIKCE DYNAMICKÉHO CHOVÁNÍ LOPAT OBĚŽNÝCH KOL KAPLANOVÝCH A DÉRIAZOVÝCH TURBÍN.

Zpráva pevnostní analýzy

Dvě varianty rovinného problému: rovinná napjatost. rovinná deformace

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Mechanické vlastnosti materiálů.

N únosnost nýtů (při 2 střižných krčních nýtech zpravidla únosnost plynoucí z podmínky otlačení) Pak platí při rozteči (nýtové vzdálenosti) e

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

Simulace oteplení typového trakčního odpojovače pro různé provozní stavy

UZAVÍRACÍ A ŠKRTÍCÍ KLAPKY

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

nařízení vlády č. 163/2002 Sb., ve znění nařízení vlády č. 312/2005 Sb. a nařízení vlády č. 215/2016 Sb. (dále jen nařízení vlády )

Bezpečnosť jadrových elektrární. Požiadavky a hodnotenie seizmickej odolnosti zariadení JE 17. až Rajecké teplice, Aphrodite komplex

UBP32 Termický kapslový odvaděč kondenzátu pro použití s potrubními konektory PC_

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

LABORATORNÍ ZKOUŠKY VZORKY LABORATORNÍ ZKOUŠKY. Postup laboratorních zkoušek

KlapKa uzavírací Typ l32.x 2x excentrická pn 6/10/16/25 mezipřírubová Dn T.max. 350 c

Příloha-výpočet motoru

Mechanika zemin a zakládání staveb, 2 ročník bakalářského studia. Zemní tlaky

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Zastřešení dvojlodního hypermarketu STATICKÝ VÝPOČET. Ondřej Hruška

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Technologie a procesy sušení dřeva

Výrobky válcované za tepla z jemnozrnných svařitelných konstrukčních ocelí termomechanicky válcované. Technické dodací podmínky

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

ROZVOJ CREEPOVÉ DEFORMACE A POŠKOZENÍ KOMORY PŘEHŘÍVÁKU Z CrMoV OCELI

UZAVÍRACÍ KLAPKY S DVOJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.7

Šoupátko třmenové kované S43 PN (400) DN 50/50 350/275, T max : 600 C

UZAVÍRACÍ KLAPKY S DVOJITOU EXCENTRICITOU TYP L32.7

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška A12. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

MOŽNOSTI OPRAVY VAD KOTLOVÝCH TĚLES VE SVARECH PLÁŠŤ - NÁTRUBEK

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

Filosofie konstruování a dimenzování mechanických částí vozidel z hlediska jejich funkce a provozního zatěžování

HODNOCENÍ PEVNOSTI A ŽIVOTNOSTI ŠROUBŮ DLE NORMY ASME BPV CODE, SECTION VIII, DIVISION 2

UZAVÍRACÍ A ŠKRTÍCÍ KLAPKY

5. Únava Zatížení při únavě, Wöhlerův přístup a lomová mechanika, únosnost, vliv vrubů, kumulace poškození, přístup podle Eurokódu.

4 Parametry jízdy kolejových vozidel

Transkript:

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 VÝPOČET ÍZKOCYKLOVÉ ÚAVY JADERÉ ARMATURY DLE ORMY TD A.S.I. SEKCE III JIŘÍ TÁBORSKÝ*, LIA BRYUKHOVA KRÁLOVOPOLSKÁ STRESS AALYSIS GROUP, s.r.o. Abstract: Alternatve fatgue calculaton accordng to TD A.S.I. Secton III. Comparson of dfferent calculaton approaches to fatgue assessment of the body of the valve for nuclear applcaton. Comparson of cumulatve usage factors determned usng elastc and elastc-plastc materal behavour n FEM calculaton. Keywords: valve, elastc-plastc calculaton, fatgue Pops armatury Jedná se o zpětnou klapku, samočnnou (bez pohonu), jednosměrnou armaturu. Talíř je otevírán hydrodynamckým účnkem protékající pracovní látky, př zastavení proudění dojde k jeho samovolnému zavření. Těleso je provedeno z výkovku, talíř a víko z plechu nebo výkovku. Materálové provedení těchto částí je z nerezové ocel. Kontrolovaná armatura muže mít více rozměrů přvařovacích konců, které jsou s příslušným zatížením defnovány v Technckých podmínkách [2]. Utěsnění šroubového spoje těleso/víko je realzováno sprálovým graftovým vnutým těsněním v hlavním slovém toku. Obrázek Posuzovaná armatura 2 Výpočet únavy tělesa armatury dle normy TD A.S.I. Sekce III Výpočet kumulace poškození uvedený v této kaptole vychází z elastckého výpočtu napjatost MKP a následného určení ampltudy celkové (elastcké a plastcké) deformace pomocí Hookova zákona.

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 2. Pops modelu Model použtý ve výpočtu je zobrazen na Obrázku 2. Prováděná analýza se týkala jenom tělesa armatury, proto talíř, víko, šrouby a těsnění nebyly v modelu uvažovány. V místě přvaření sedla k tělesu se uvažoval kontakt typu bonded. V místě nasazení sedla do tělesa se uvažoval kontakt typu frctonless. Obrázek 2 Síť tělesa armatury. Detal sítě v oblast zápchu. Obrázek 3 Teplotní OP a mechancká zatížení realzovaná na modelu 2

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 Výpočet byl proveden pro výpočtové parametry uvedené v následující tabulce. Pro jednoduchost byl uvažován pouze jeden z mnoha možných pracovních režmů dané armatury. Tento havarjní režm se vyznačuje rychlou změnu teploty méda (ochlazování vntřního prostoru armatury) a to rychlostí 47,4 C/s z 247 C na 60 C. Tabulka Výpočtové parametry havarjního pracovního režmu Teplotní změna, rychlost změny teploty 247 C 47,4 C/s 60 C Přetlak [MPa] 3,4 Počet opakování režmu = 4 havarjních cyklů typu LOCA Tabulka 2 Materálové charakterstky tělesa armatury Materál 08Ch80T T C 20 250 T R p0,2 T R m MPa 96 67 MPa 49 382 E GPa 205 85 α /K 6,4 0-6 7,2 0-6 2.2 Pops výpočtu únavy Kontrola na únavu byla provedena dle normy TD A.S.I. Sekce III []. Byla spočítána dílčí únavová poškození a provedla se kontrola jejch součtu, celkového únavového poškození: D n,00 () kde - počet cyklů -tého typu - dovolený počet cyklů -tého typu. 3

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 2.3 Výsledky výpočtu Vzhledem k rychlé změně teploty pracovního méda armatury bylo těleso nerovnoměrně ochlazeno po tloušťce. Rozložení teplot př šoku vz Obrázek 4. ejvyšší napětí přtom vznkala v bodě (vz Obrázek 5) a to v místě zápchu pod sedlem. Obrázek 4 Rozložení teplot v 80 [s] teplotního šoku Obrázek 5 Bod s nejvyšší hodnotou napětí Hodnota napjartost v bodě př uvažování elastckého chování materálu je znazorněna vz Obrázek 6. Pro určení kumulace poškození (určení napjatost v bodě ) byl použt elastcký model chování materálu. Tabulka 3 Složky napětí v bodě v 80 [s] teplotního šoku př elastckém chování materálu σ X [MPa] σ Y [MPa] σ Z [MPa] τ XY [MPa] τ YZ [MPa] τ XZ [MPa] 670,8 498,0 884,8-65, -48, 468,4 4

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 Obrázek 6 apětí v zápchu př uvažování elastckého chování materálu. Tabulka 4 Kumulace poškození v bodě př elastckém chování materálu Posuzovaný bod Kumulace poškození D [-] Posouzení 4,086 EVYHOVUJE Výpočtem bylo prokázáno, že výsledná kumulace poškození D > a tedy pro elastcký model chování materálu armatura na únavu EVYHOVUJE! Vzhledem k tomu, že předpoklad elastckého chování materálu je přlš konzervatvní, dále se provedla analýza s uvažováním elasto-plastckého chování materálu. 5

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 3 Alternatvní výpočet únavy dle normy TD A.S.I. Sekce III Výpočet kumulace poškození uvedený v této kaptole vychází z elasto-plastckého výpočtu napjatost MKP a přímého určení ampltudy plastcké deformace. 3. Pops modelu Model použtý v tomto výpočtu byl shodný s kap.2, pouze se změnl materálový model (Blnear Isotropc Hardenng) dle Obrázek 7. Obrázek 7 Blneární model chování materálu 3.2 Pops výpočtu únavy Úpravou vzorce (0.) z normy TD A.S.I. Sekce III [] (druhou část vzorce lze pro zjednodušení pro nízkocyklovou únavu zanedbat): af Použjeme-l pak vyjádření E dovolenou ampltudu plastcké deformace: S. ec m (4n. o ) (2) dostaneme následující vztah pro Z této rovnce po úpravě dostaneme dovolený počet cyklů do únavového lomu: m o kde: 4n S. e c je skutečná ampltuda plastcké deformace určená z MKP (určení EPPLEQV vz Obr.8) S je součntel snížení únavové pevnost svaru (pro těleso armatury je S = ) n je součntel bezpečnost vůč počtu cyklů (bere se roven 0). (3) (4) 6

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 m je exponent křvky žvotnost dle Tab.0. e c je charakterstka plastcty daná vztahem vz vzorec (0.3), kde druhá část zohledňuje předchozí plastcké deformace součást např. z předchozího zatěžování nebo z výroby (lze opět pro zjednodušení druhou část vzorce zanedbat): Provede se elasto-plastcký výpočet MKP určí se průběh EPPLEQV (Ekvvalent Plastc Stran = rozkmt plastcké deformace) pro jednotlvé zatěžovací stavy. Amltuda plastcké deformace je pak polovční. Určí se pro všechny ampltudy plastcké deformace. Vyčíslí se kumulace poškození: D (5) 3.3 Výsledky výpočtu Provedl se kumulovaný výpočet tří po sobě následujících studených šoků (vz Tab.) jehož výsledkem bylo určení rozkmtu plastcké deformace mez jednotlvým kroky. Mez jednotlvým kroky následoval pomalý ohřev na výchozí teplotu 247 C př zachování pamět materálu. krok krok 2 krok 3 Obrázek 8 Průběh EPPLEQV během n = 3 zatěžovacích kroků Krok Tabulka 5 Výsledky elasto-plastckého výpočtu Rozkmt plastcké deformace EPPLEQV Ampltuda plastcké deformace Dovolený počet cyklů -2 0,00388 0,00594 60 2-3 0,00356 0,00780 54 7

20th SVSFEM ASYS Users' Group Meetng and Conference 202 Výsledná kumulace poškození pro elasto-plastcký model chování materálu pak bude daná součtem poměrů jednotlvých dovolených počtů cyklů pro jednotlvé zatěžovací kroky: n D v našem případě bude platt: kde n - počet zatěžovacích kroků - požadovaný počet cyklů ( 4) - dovolený počet cyklů -tého typu. D 2 Tabulka 6 Kumulace poškození v bodě př elasto-plastckém chování materálu Posuzovaný bod Kumulace poškození D [-] Posouzení 0,0945 < VYHOVUJE Výpočtem bylo prokázáno, že výsledná kumulace poškození D < a tedy pro elasto-plastcký model chování materálu armatura na únavu VYHOVUJE! 4 Závěr Výpočet kumulace poškození př uvažování elastckého chování materálu může v řadě případu vést k přlš konzervatvním výsledkům. Výhodou výpočtu a posouzení stavu čstě elastcké napjatost je nžší časová náročnost výpočtu. Výpočet kumulace poškození za pomocí přímého určování amltudy plastcké deformace je značně časově náročnější, přnáší však výsledky blžší skutečnému chování materálu. Lteratura [] ASOCIACE STROJÍCH IŽEÝRŮ, 2007. ormatvně techncká dokumentace A.S.I. Hodnocení pevnost zařízení a potrubí jaderných elektráren tapu VVER Sekce III. Praha, Brno. [2] FEDERÁLÍ SLUŽBA PRO EKOLOGICKÝ, TECHOLOGICKÝ A JADERÝ DOZOR, 2005. Potrubní armatury pro jaderné elektrárny. Všeobecné techncké podmínky. Moskva: 92 p. Kontaktní adresa: Ing. Jří Táborský KRÁLOVOPOLSKÁ STRESS AALYSIS GROUP, s.r.o. Okružní 9a, 638 00 Brno 8