Моделирование и расчет защитной оболочки реакторного отделения с помощью программного комплекса SCAD Office
Подождите немного. Документ загружается.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Инженерно – строительный факультет
Кафедра «Гражданское строительство
и прикладная экология»
Отделение «Энергетических и промышленно-гражданских сооружений»
Моделирование и расчет защитной оболочки
реакторного отделения с помощью программного
комплекса SCAD Office
Санкт-Петербург
2010 г.
2
Оглавление
Введение ...................................................................................................................... 3
1. Задание конечноэлементной схемы защитной оболочки .............................. 5
2. Создание загружений и определение усилий от действия их на защитную
оболочку .................................................................................................................... 28
2.1. Сочетания воздействий для различных режимов работы ........................ 28
2.2. Определение усилий при действии собственного веса оболочки ........... 28
2.3. Определение усилий от действия внутреннего избыточного давления . 30
2.4. Определение усилий от температурных воздействий на защитную
оболочку ............................................................................................................... 34
Список используемых источников ...................................................................... 39
3
Введение
Всё в нашей жизни меняется, не стоит на месте. Меняется жизнь вокруг нас,
меняемся мы. Человек прогрессирует, идя в ногу со временем. Весомый вклад
выхода человека на более высокий уровень жизни, на его индивидуальную и
профессиональную жизнь влияет наука и технический прогресс. Для инженерной
интеллигенции научно технический прогресс является одним из основных
факторов их деятельности. Ещё совсем недавно – 28 лет назад проектировщик
получил незаменимый инструмент AutoCAD – 2 и 3-мерная система
автоматизированного проектирования и черчения, который в корне изменил
процесс проектирования и черчения. Открылись новые возможности создания
проекта от стадии идеи до итогового результата на бумаге. Не заставили себя
ждать и программные комплексы для расчёта различных конструкций. Среди
множества предлагаемых в данное время программ в нашей стране особой
популярностью и уважением пользуется интегрированная система программного
анализа и проектирования конструкций Structure CAD Office (SCAD Office).
В данном учебном пособии предложен алгоритм создания расчётной схемы
защитной оболочки реакторного отделения (РО) АЭС на основе анализа мирового
опыта их создания. Предложенная методика поможет студентам специальности
«Промышленное и гражданское строительство» специализации «Строительство
тепловых и атомных электростанций» на Инженерно-строительном факультете
СПбГПУ создать и рассчитать защитную оболочку РО.
Учебное пособие состоит из двух разделов. В первом разделе представлено
подробное описание задания конечно-элементной расчётной схемы защитной
оболочки в SCAD.Второй раздел посвящён созданию загружений и определению
усилий действующих на защитную оболочку. Представлено поэтапное описание
работы в программе SCAD.
Данное учебное пособие разработано студентами кафедры «Энергетические и
промышленно-гражданские сооружения» Инженерно-строительного факультета
СПбГПУ: Колосовой А.В., Боковиковой И.Б., Гробицким А.М.Авторы выражают
искреннюю благодарность старшему преподавателю И.А. Волкодаву за помощь в
создании данного пособия.
4
Раздел 1. Задание конечноэлементной схемы защитной оболочки
Открываем расчетный комплекс SCAD Office, затем открываем вкладку
“Проект”, там выбираем вкладку “Новый проект”- появляется диалоговое окно,
показанное на рис. 1.
Рис.1. Диалоговое окно Новый проект
Заполняем графы как показано на рис. 1, проверяем единицы измерения
(удобнее всего выбирать линейные размеры в “м”, размеры сечений в “см” и силы
в “Т”), тип схемы выбираем номер 5 –“Система общего вида”. Нажимаем “Ок”. В
появившемся дереве проекта заходим во вкладку “Расчетная схема” (на рис. 2,
нужная кнопка выделена красным цветом).
5
Рис.2. “Дерево” созданного проекта (выбираем Расчетная схема)
Выбираем раздел “Узлы и элементы” и задаем два характерных узла
цилиндрической части защитной оболочки – узел сопряжения цилиндрической
части с днищем (условно назавем его узел 1) и узел сопряжения цилиндрической
части с куполом (узел 2). Для этого выбираем кнопку “Узлы” (рис.3а), затем
кнопку “Ввод узлов” (рис.3б, нужная кнопка выделена красным кругом).
а.) Закладка Узлы и Элементы интсрументальной панели (активная кнопка Узлы)
б.) Кнопка Ввод узлов на инструментальной панели (активная кнопка Узлы, активная закладка
Узлы и Элементы)
Рис. 3. Активная закладка Узлы и Элементы
6
В появившемся диалоговом окне задаем координаты узла 1, как показано на
рис.4 (X=0,Z=0,Y=0) и нажимаем “Добавить”. Узел 1 будет являться началом
координат в нашей системы.
Рис.4. Диалоговое окно Ввод узлов (активная закладка Узлы и Элементы, активная кнопка
Узлы)
Затем не закрывая диалоговое окно “Ввод узлов” задаем узел 2 с
координатами (X=0,Y=0, Z=высота цилиндрической части = в данном примере
примем 50 м) и нажимаем “Добавить” (рис.5).
7
Рис.5. Диалоговое окно Ввод узлов (активная закладка Узлы и Элементы, активная кнопка
Узлы)
На рабочем поле появилось два узла - теперь необходимо соединить их, для
этого выбираем закладку “Узлы и элементы”, кнопку “Элементы” (рис.6а),
“Добавление стержней” (рис.6б, нужная кнопка выделена красным кругом).
а.) Закладка Узлы и Элементы интсрументальной панели (активная кнопка Элементы)
б.) Кнопка Добавление стержней на инструментальной панели (активная кнопка Элементы,
активная закладка Узлы и Элементы)
Рис. 6. Активная закладка Узлы и Элементы
Затем соединяем два заданных ранее узла стержнем - в итоге мы получаем
картинку как на рис. 7.
8
Рис. 7. Подготовка расчетной схемы (промежуточный результат)
Теперь необходимо разбить получившийся стержень на конечные элементы,
удобнее всего чтобы величина конечного элемента была 1 м, поэтому разделим
наш стержень на 50 элементов (так как высота цилиндричсекой части равняется
50 м). Для этого выбираем кнопку “Элементы” (рис.6а), затем кнопку “Разбивка
стержня” (рис.8, нужная кнопка выделена красным кругом).
Рис.8. Кнопка Разбивка стержня на инструментальной панели (активная кнопка Элементы,
активная закладка Узлы и Элементы)
В появившемся диалоговом окне выбираем “На N равных участков”, N=50,
нажимаем “Ок” (рис.9).
Рис.9. Диалоговое окно Разбивка стержня (активная закладка Узлы и Элементы, активная
кнопка Элементы)
9
Затем нажимаем на стержень левой кнопкой мыши, стержень становится
красного цвета, далее нажимаем на панели инструментов “Ок” . После
проделанных операций получаем изображение как на рис.10.
Рис. 10. Разбивка стержня (рис.7) на элементы. Подготовка расчетной схемы (промежуточный
результат)
Теперь необходимо задать купольную часть нашей оболочки, для этого
заходим в закладку “Узлы и элементы”, затем нажимаем на кнопку “Ввод
элементов по дуге” (рис. 11, нужна кнопка выделена красным кругом).
Рис. 11. Кнопка Ввод элементов по дуге на инструментальной панели (активная кнопка
Элементы, активная закладка Узлы и Элементы)
В появившемся диалоговом окне выбираем “Плоскость” в которой работаем
- “XoZ”, привязку центра выполняем по координатам (так как длина
цилиндрической части у нас 50 м, то Z=50,Y=0,X=24=радиус купольной части).
“Количество элементов по дуге” рассчитываем по формуле (π*r)/2 (четверть
окружности), в данном примере количество элементов по дуге равно 36.
“Начальный угол дуги” = 90°, “Конечный угол” = 180°. “Радиус” = радиусу
купольной части (в нашем примере 24 м) (рис.12). Затем нажимаем “Ок”.
10
Рис.12. Диалоговое окно Ввод элементов по дуге окружности (активная закладка Узлы и
Элементы, активная кнопка Элементы)
В итоге получаем следующее изображение (рис.13):
Рис.13. Подготовка расчетной схемы (промежуточный результат)
Теперь заходим в закладку “Узлы и элементы”, затем в “Перенос начала
координат в заданный узел” (рис. 14).
Рис.14. Кнопка Перенос начала координат в заданный узел на инструментальной панели
(активная кнопка Узлы, активная закладка Узлы и Элементы)