СУДОСТРОЕНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКИХ СООРУЖЕНИЙ - ВЕСНА 2008 (7) НЕПРЕВЗОЙДЕННОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО В ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТАХ ТМ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
непревзойденное преимущество в инженерных расчетах ТМ
весна 2008 (7)
Судостроение и проектирование
морских сооружений
Использование ANSYS CFD-технологии Сопряженный
при проектировании в современном теплообмен
объектов освоения шельфов судостроении в ANSYS CFX
Весна 2008
Содержание
«ANSYS Advantage.
Русская редакция» Teхнологии
Инженернотехнический
журнал
Технологии/ANSYS Multiphysics
Выходит 4 раза в год
Весна 2008 (7) Использование программного комплекса ansys
при проектировании объектов освоения шельфа................................................ 2
Учредитель:
ЗАО «ЕМТ Р» Использование пк ansys для расчета морской ледостойкой
стационарной платформы «Приразломная»........................................................ 7
Генеральный директор:
Локтев Валерий Реализация метода конечных элементов
в исследованиях прочности и несущей способности
Руководитель проекта: сложных судовых конструкций............................................................................. 12
Хитрых Денис
ansys-editor@emt.ru Верификация и аттестация программного комплекса ANSYS
в части расчета температурного состояния конструкций
Над номером работали: и оборудования ЯЭУ............................................................................................. 17
Бутяга Сергей
Кабанов Юрий
Ларин Михаил
Технологии/ANSYS Workbench
Чернов Александр Локализация семейства программных продуктов ANSYS Workbench.
Юрченко Денис
Что это нам дает?.................................................................................................. 19
Интернетгруппа: Оптимизация конструкций в модуле DesignXplorer
Николаев Александр
среды Workbench с использованием метода
Переводчик: Variational Technology............................................................................................ 22
Юрченко Анна
Технологии/ANSYS LS-DYNA
Адрес редакции Применение modeFRONTIER при расчете изделий
111672 Россия, Москва, из композитных материалов................................................................................ 26
ул. Суздальская, 46,
Тел.: (495) 644-0608 Технологии/ANSYS CFX
Факс: (495) 644-0609
Анализ эффективности пылеулавливания
Тираж 1500 экз. вихревого аппарата ВЗП-M 200 с помощью
Цена свободная программного комплекса ANSYS CFX................................................................ 29
FSI-технологии ANSYS в медицине..................................................................... 34
Мастер-класс
Мастер класс/Вы спрашивали — мы отвечаем
Создание вычислительного кластера на платформе
Microsoft Windows x64 для ANSYS Distributed Solvers
(в режиме Distributed Memory Parallel)................................................................. 36
Подвижные, деформируемые и перестраиваемые сетки
© 2008 ANSYS, Inc. в ANSYS CFX и FLUENT. Часть 1........................................................................ 38
© 2008 ЗАО «ЕМТ Р»
Моделирование сопряженного теплообмена
в трубчатом теплообменнике. 16 шагов.............................................................. 46
Перепечатка опублико
ванных материалов только
с письменного разрешения
редакции, за исключением
кратких цитат в материа-
лах информационного ха-
рактера. Мнение редакции
может не совпадать с мне-
нием авторов
ANSYS, ANSYS Workbench, CFX, AUTODYN, ICEM CFD, ASAS, AQWA, FLUENT являются торговыми марками или зарегистрированными
торговыми марками компании ANSYS, Inc. «От идей к решениям», «Непревзойденное преимущество в инженерных расчетах» являются
торговыми марками компании ЗАО «ЕМТ Р». Все другие названия программ или оборудования, упомянутые в данном журнале, являются
торговыми марками или зарегистрированными торговыми марками соответствующих фирм.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Advantage. Русская редакция | Весна 2008
Технологии
Использование
2 программного комплекса
ansys при проектировании
объектов освоения шельфа
Павел Семенович Карпов, Вадим Иванович Кузьменко,
ЦКБ «Коралл»
ЦКБ «Коралл» выполняет значительный ектов в настоящее время способствует
объем работ по проектированию корпу- широкое применение метода конечных
сов объектов освоения шельфа, в том элементов (МКЭ), реализованного в раз-
числе морских ледостойких стационар- личных программных комплексах (ПК), в
ных платформ (МЛСП), самоподъемных том числе и в ПК ANSYS.
буровых установок (СПБУ), а также ком-
плексов сооружений, предназначенных В настоящей статье изложен опыт использо-
для обустройства месторождений угле- вания ПК ANSYS для выполнения расчетов
водородного сырья в различных регио- прочности металлоконструкций, в частности
нах мира на различных глубинах моря. для решения вопросов обеспечения прочности
В большинстве случаев такие установки при морской транспортировке и при подъеме
представляют собой сложные простран- модулей-тяжеловесов в условиях завода-
ственные сооружения, состоящие из строителя.
опорной конструкции, несущего корпу- Примером решения первой проблемы яв-
са и многоярусного верхнего строения, ляется выполнение комплекса расчетов проч-
включающие как стержневые, так и пло- ности узла соединения основных несущих
скостные конструктивные элементы в са- конструкций опорного основания платформы
мых различных соотношениях. (понтонов, колонн и раскосов) при действии на-
Вся установка и отдельные ее модули грузок, возникающих при перегоне объекта на
противостоят нагрузкам, вызываемым точку эксплуатации с применением транспорт-
воздействиями окружающей среды (вол- ного понтона (ТП). Использование ТП обуслов-
нения, ветра, течения, сейсмоактивности лено особенностями навигации на маршруте
и др.), а также самым разнообразным по перегона.
величине, направлению и динамическим Платформа представляет собой сложное
характеристикам нагрузкам, связанным с пространственное сооружение, основными эле-
функционированием установки. ментами которого являются понтоны, колонны,
Следует отметить, что помимо расчетов соединительные раскосы, ледовое ограждение
прочности конструкций корпуса установ- и многоярусное верхнее строение. Общий вид
ки на нагрузки и их сочетания, характер- платформы представлен на рис. 1, основные
ные для этапа эксплуатации платформы, конструктивные элементы и ТП в виде конечно-
при проектировании рассматриваются элементной модели — на рис. 2.
также фазы строительства на заводе, ТП подводится под горизонтальные попе-
транспортировки к месту эксплуатации и речные раскосы, через которые дополнительные
установки на точку эксплуатации. силы поддержания передаются на платформу.
Во всех случаях основной задачей рас- Усилия взаимодействия платформы и ТП
четов прочности является обеспечение воспринимаются шестью бортовыми опорны-
надежности и долговечности металло- ми фундаментами, установленными на относи-
конструкций корпуса при оптимальных тельно гибких горизонтальных раскосах 25 шп.,
затратах на материалы, изготовление и 77 шп. и 129 шп., и двумя фундаментами в ДП на
эксплуатацию. горизонтальных раскосах 25 шп. и 129 шп. По-
Успешному решению поставленных за- следние соединены с конструкциями ледового
дач при проектировании сложных объ- ограждения платформы.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
3
Рис. 1. Общий вид платформы
Фундаменты платформы опираются на Для изучения напряженного состояния кон-
фундаменты ТП через сосновую подушку тол- струкций узла соединения использовалось не-
щиной 200 мм. сколько КЭ-моделей, которые отличались схемой
В данном случае проблема заключалась приложения нагрузок, типом элементов для мо-
в том, что в результате предварительных рас- делирования деревянной подушки и величинами
четов прочности узла соединения на действие заданных перемещений граничных сечений для
нагрузок, возникающих при перегоне платфор- раскосов в оконечностях и среднего раскоса.
мы на точку эксплуатации с использованием ТП, Для изучения поведения деревянной по-
было установлено, что прочность горизонталь- душки в модель была включена конструкция,
ного раскоса на участке от колонны до опорного имитирующая поверхность фундамента на ТП.
фундамента недостаточна. В обшивке раскоса При моделировании пластинчатых кон-
имеют место нормальные и касательные напря- струкций всех КЭ-моделей применялся элемент
жения, существенно превышающие допускае-
мые. Перегруженными оказались и конструкции
внутри раскоса.
Кроме того, значительные углы поворота
сечений раскосов обусловили относительный
перекос опорных поверхностей опорных фунда-
ментов платформы и ТП, что, в свою очередь,
могло привести к перегрузке деревянной (сосно-
вой) подушки — раскрытию зазора (геометриче-
ская нелинейность).
Для отработки оптимальной конструкции
подкреплений узла соединения в условиях жест-
ких ограничений по массе были выполнены мно-
говариантные расчеты прочности узла соедине-
ния на локальных КЭ. Геометрия локальной КЭ
модели представлена на рис. 3, а разбивка на
элементы в проблемной зоне — на рис. 4. Рис. 2. Глобальная КЭ-модель платформы и ТП
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
Технологии
4
Рис. 5. Схема расположения элементов
деревянной подушки
Рис. 3. Локальная КЭ-модель. Общий вид
Рис. 6. Схема приложения нагрузки к центральному
узлу фундамента ТП
Рис. 4. КЭ-модель. Разбивка на элементы
в проблемной зоне
типа Shell181. Учитывая сложную конфигурацию
конструкций узла соединения и опорных фун-
даментов, для обеспечения должной точности
расчета использовались конечные элементы Рис. 7. Схема приложения нагрузки
малых размеров, в среднем — 100Ѕ100 мм, с непосредственно к пластине опорного фундамента
постепенным их увеличением по мере удаления платформы
от проблемного района.
Для представления работы деревянной по- • узловая нагрузка, приложенная к централь-
душки был применен стержневой элемент LINK ному узлу плиты, имитирующей фундамент
10, работающий только на сжатие. ТП (рис. 6);
Использование такого элемента обуслов- • узловая нагрузка, приложенная непосред-
лено возможностью раскрытия зазора между по- ственно к узлам пластины опорного фунда-
верхностями опорного фундамента и дерева из- мента платформы (рис. 7).
за их значительного взаимного перекоса ввиду Следует отметить, что возможность объ-
гибкости раскосов. Последнее обстоятельство единения степеней свободы, предоставляемая
приводит к существенной неравномерности за- ANSYS, значительно упрощает процесс измене-
грузки деревянных подушек по ширине. ния узловой нагрузки и закреплений в узлах при
Схема расположения элементов, моде- выполнении многовариантных расчетов.
лирующих деревянную подушку, приведена на Таким образом, использование ANSYS по-
рис. 5. зволило в короткий срок рассчитать большое
Для повышения достоверности результа- количество вариантов подкрепления узла со
тов расчета было рассмотрено два варианта единения и выбрать оптимальную по критерию
приложения расчетных нагрузок в КЭ-модели: «прочность—масса» конструкцию подкрепления.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
5
Рис. 8. Общий вид ЖМ. КЭ-модель для проверки Рис. 9. КЭ-модель для проверки местной прочности
общей прочности ЖМ подкреплений под обух
Внутренние усилия и напряжения в рас- достижения цели, а ПК ANSYS — мощным ин-
сматриваемых конструкциях определены на струментом для успешного решения поставлен-
подробной локальной КЭ-модели с учетом воз- ной задачи.
можных проявлений геометрической нелинейно- Вопросы обеспечения прочности при подъ-
сти при деформации деревянной подушки, что еме модулей-тяжеловесов возникают также в
значительно повысило достоверность получен- процессе строительства на заводе. В смысле
ных результатов. использования ANSYS эти случаи аналогичны,
Анализ результатов расчета в ANSYS боль- хотя существенно отличаются величинами рас-
шого количества рассмотренных КЭ-моделей четных нагрузок и допускаемых напряжений.
показал высокую стабильность работы комплек- В активе ЦКБ «Коралл» — выполнение
са, что также подтверждает высокую достовер- расчетов прочности модулей массой до 2 тыс. т.
ность результатов расчета. Рассматриваемый жилой модуль (ЖМ)
Указанные выше обстоятельства позволи- представляет собой сложную пространственную
ли обосновать применение повышенного коэф- конструкцию длиной 27,7 м, шириной 22,2 м и
фициента безопасности для конструкций узла высотой 14,25 м, состоящую из несущего дни-
соединения в режиме транспортировки η1 = 0,70 ща, пяти палуб, наружных и внутренних стенок;
против η1 = 0,60, предусмотренного «Правила- масса ЖМ — 1395 т. При этом расчетная нагруз-
ми классификации, постройки и оборудования ка на один обух (в плоскости обуха) составляет
плавучих буровых установок (ПБУ) и морских около 7000 кН. Общий вид ЖМ представлен на
стационарных платформ (МСП)», часть II «Кор- рис. 8.
пус Российского морского регистра судоходства Далее приведена общая схема проверки
(2006 г.) для основных конструктивных элемен- прочности при подъеме ЖМ.
тов корпуса в режиме транспортировки». Расчет прочности ЖМ при подъеме состо-
Одним из важных и сложных вопросов при ит из четырех частей:
обустройстве морских месторождений являет- • расчет общей прочности; глобальная КЭ-
ся максимально возможное снижение объема модель на рис. 8;
строительно-монтажных работ, выполняемых в • расчет местной прочности подкреплений
открытом море в условиях незащищенной аква- под обухи и примыкающих к ним конструк-
тории. Для обеспечения этого идут на укрупне- ций; локальная КЭ-модель на рис. 9;
ние монтажных единиц, массу которых ограни- • расчет прочности обухов; локальная КЭ-
чивает в основном грузоподъемность крановых модель на рис. 10;
средств. • расчет прочности проушины обуха; локаль-
Как правило, такие монтажные единицы — ная КЭ-модель на рис. 11.
это сложные пространственные многоярусные При расчете общей прочности ЖМ и мест-
сооружения различной конструкции и назна- ной прочности подкреплений нагрузка от соб-
чения. Но всех их объединяет одно — необхо- ственного веса металлоконструкций с учетом
димость уменьшения массовых характеристик расчетных коэффициентов формируется авто-
за счет несущих металлоконструкций. Поэтому матически средствами ANSYS.
расчеты прочности и деформируемости при При проверке местной прочности подкре-
подъеме являются одним из основных средств плений и обухов нагрузки в КЭ-моделях пред-
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
Технологии
6
Рис. 10. КЭ-модель для проверки местной прочности
тела обуха Рис. 12. Проушина обуха. Эквивалентные
напряжения σе
В результате расчетов в ANSYS для раз-
личных вариантов подкреплений под обухи и
конструкций, к ним примыкающих, был опреде-
лен оптимальный по параметру «прочность —
масса» конструктивный тип ЖМ.
Возможность относительно простой реа-
лизации в ANSYS расчета контактных напря-
жений в проушине (рис. 12) весьма актуальна,
поскольку в последнее время отдельные стра-
ховщики рассматривают именно МКЭ-расчеты
вместо традиционных ручных расчетов прочно-
сти обухов.
Приведенные примеры использования ПК
при проектировании корпусов объектов освое-
Рис. 11. КЭ-модель для проверки прочности ния шельфа показывает, что ANSYS является
проушины обуха высокоэффективным инструментом изучения
напряженного состояния сложных простран-
ставлены как узловые, а по граничным сечениям ственных конструкций. Приемлемая скорость
локальных КЭ-моделей введены соответствую- работы решателей ANSYS позволяет выпол-
щие закрепления по данным счета глобальной нять многовариантные расчеты прочности в
КЭ-модели. условиях жестких ограничений по срокам про-
Для моделирования пластинчатых кон- ектирования.
струкций всех КЭ-моделей использован элемент На персональном компьютере Intel Pentium
типа Shell181. 4 CPU, 3.000 GHz, 512 MB RAM продолжитель-
Стержневые элементы Beam188 исполь- ность счета линейной задачи на 106 элементов
зованы для моделирования ребер жесткости составляет 4 мин, а нелинейной при 5,5⋅104 эле-
(основного набора) и поясков некоторых рамных ментов — 11 мин.
балок. При таком быстродействии вполне ре-
Конструкция обухов для подъема такова, ально, рассматривая различные варианты кон-
что толщина проушины (s) составляет 20 + 30 + струкции, изучить и степень влияния на резуль-
+ 60 = 110 мм. Поэтому для моделирования обу- таты счета изменений на входе процесса (типы
ха и проушины в локальной КЭ-модели для рас- элементов, способ приложения нагрузки и др.),
чета прочности проушины использованы объем- чтобы показать высокий уровень надежности
ные элементы типа SOLID95. Для определения результатов расчета.
контактных напряжений в эту модель включен Это может послужить основой для поста-
фрагмент пальца такелажной скобы, также смо- новки перед надзорными органами вопроса об
делированный с помощью элементов типа SOL- уточнении нормирования прочности корпуса в
ID95. На контактных поверхностях отверстия части уменьшения запасов на «несовершенство
проушины и пальца применены элементы типа методов расчетов», что будет способствовать
TARGE170 и CONTA174. снижению металлоемкости корпусов.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
Технологии
Использование пк ansys
2 для расчета морской
ледостойкой стационарной
платформы «Приразломная»
И.М.Берхин, Ю.Э.Лазоренко,
ЦКБ «Коралл»
Целью настоящей статьи является озна- МЛСП предназначена для добычи и глубокой
комление читателей журнала «ANSYS переработки нефти на месторождении «Прираз-
Advantage» с практикой применения про- ломное» на шельфе Баренцева моря.
граммного комплекса ANSYS в ЦКБ «Ко- Общий вид платформы представлен на
ралл» при проектировании платформ для рис. 1. Опорное основание платформы кессон-
добычи нефти и газа на континентальном ного типа имеет размеры 100Ѕ100Ѕ16 м. Плат-
шельфе. В статье делается попытка в са- форма предназначена для установки на морское
мой общей форме показать принятый в дно при глубине 21 м.
ЦКБ подход к расчету прочности силовых Одним из основных элементов платфор-
конструкций с учетом требований правил мы является буровая вышка. Она неподвижно
международных классификационных закреплена на подвышечном основании, кото-
обществ по проектированию плавучих рое через четыре опорных башмака опирает-
буровых установок и стационарных плат- ся на два рельса, установленных на опорной
форм (в данном случае Правил регистра раме, и может перемещаться вдоль нее (в на-
РФ — далее Правил). правлении с запада на восток) с помощью ги-
В статье описан расчет прочности несу- дроцилиндров. В свою очередь, опорная рама
щей конструкции ферм и палуб в районе через шесть опорных башмаков опирается на
сетки скважин Морской ледостойкой ста- три рельса, прикрепленных к трем опорным
ционарной платформы (МЛСП) «Прираз- фермам и может перемещаться вдоль них (в
ломная». направлении с севера на юг) с помощью ги-
дроцилиндров вместе с вышкой. За счет этого
с одной вышки можно бурить и обслуживать
сетку из 40 скважин, как это показано на
рис. 2.
Рис. 2. Несущая ферма
Рис. 1. Общий вид МЛСП «Приразломная» (фото строящейся установки)
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
Конечно-элементная модель
Для получения приемлемого размера конечно-
элементной модели на основании предваритель-
ного деформационного анализа было принято
решение общую систему «буровая вышка — под-
вышечное основание — промежуточная рама — 3
фермы и палубы района сетки скважин» разбить
на четыре отдельные расчетные модели.
Рассматриваемый фрагмент ферм и палуб
в районе сетки скважин включает рельсы, опира-
ющиеся на фермы в плоскостях T4' и T5 и на пе-
реборку в плоскости Т4 (рис. 3). Две однопролет-
ные фермы решетчатого типа длиной по 43,5 м
и высотой по 11 м опираются по концам (в пло-
скостях K и M) на поперечные переборки. Фермы
состоят из балок, поддерживающих рельсы (на
уровне верхней палубы), а также двутавровых
поясов, стоек и раскосов. Рельсы выполнены из Рис. 3. Сетка скважин
конструкционной корпусной стали и приварены к
опорным балкам по всей длине. Поэтому верхние
опорные балки и рельсы рассматриваются как
единые балки сложного сечения (рис. 6).
Рассматриваемый фрагмент включает так-
же главную (уровень 36 500), промежуточную
(уровень 42 000) и верхнюю (уровень 47 750) па-
лубы, опирающиеся на переборки в плоскостях
K, M и Т4. Палубы представляют собой пере-
крытия размером 24,5×38 м с настилом, подкре-
пленным ребрами жесткости в виде коробчатых, Рис. 4. Общая конечно-элементная схема
двутавровых и тавровых балок. В расчете палу-
бы смоделированы главным образом для пере-
дачи нагрузок от контейнеров и оборудования к
фермам и поэтому оснащены только ребрами
жесткости без настила.
Основными несущими конструкциями, кото-
рые воспринимают нагрузку от вышки (вес выш-
ки и оборудования, нагрузка на крюке, ветровые
нагрузки на вышку), являются фермы. В принци-
пе их можно хорошо смоделировать балочными Рис. 5. Верхний пояс фермы Т4’. Пластинчатая
элементами. Исключение составляют верхние модель
пояса ферм, нагрузка на которые прикладыва-
ется от башмаков к верхним опорным поверх- • верхний пояс (рельс и опорная балка) фер-
ностям рельсов. В этом случае распределение мы Т4' (как наиболее нагруженный) для
напряжений по высоте пояса не может быть по- корректного определения распределения
лучено при использовании балочных элементов напряжений среза и эквивалентных напря-
и требуется пластинчатая идеализация. жений по высоте выполнен в пластинчатой
Необходимо также учесть, что для коррект- идеализации элементами SHELL63;
ного моделирования передачи усилия от башма- • соединение балочных и пластинчатых эле-
ка к рельсу необходимо применять контактный ментов произведено с помощью «жестких
алгоритм, что автоматически переводит задачу регионов»;
в нелинейую и требует дополнительных расчет- • передача усилия от опорной рамы к рель-
ных ресурсов. В связи с этим для минимизации сам для фермы Т4' смоделирована с при-
размеров задачи принята следующая схема мо- менением контактных элементов типа
делирования: «поверхность—поверхность».
• все элементы ферм, за исключением верх- Общий вид конечно-элементной модели
него пояса фермы Т4', смоделированы про- представлен на рис. 4. На рис. 5 приведен фрагмент
странственными стержневыми элементами расчетной модели фермы под рельс Т4' в пластин-
BEAM188; чатой идеализации с указанием толщин листов, на
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008
Технологии
нагрузок (усилия на крюке буровой вышки), а также
нагрузок окружающей среды (ветровой нагрузки).
В соответствии с требованием Правил проч-
ность конструкций буровых платформ проверяет-
ся на действие нагрузок рабочего режима и на-
4 грузок экстремального режима (при разном уров-
не допускаемых напряжений). При этом должны
быть рассмотрены наиболее неблагоприятные
сочетания нагрузок и расчетных положений.
Как было отмечено, вышка может нахо-
диться в двадцати расчетных позициях по сетке
скважин, а ветер может иметь любое направ-
ление (в расчете рассматривается восемь на-
Рис. 6. Верхний пояс фермы Т5. Балочная модель правлений с шагом 45°). Таким образом, общее
(элемент BEAM188) количество расчетных вариантов нагрузок для
каждого рельса теоретически составляет по 320
для рабочего и для экстремального состояния.
Естественно, что такое количество вариантов
при проектировании не рассматривается. Од-
нако предварительный анализ приблизительно
20-30 вариантов выполнять приходится. Этот
анализ показал, что наихудшими расчетными
сочетаниями нагрузок являются:
• для рабочего режима:
- w1 — вышка на 1-й скважине 2-го ряда
южной стороны,
- w4 — вышка на 4-й скважине 2-го ряда
Рис. 7. Нагрузка на рельсы от башмаков опорной южной стороны,
рамы. Вариант нагрузки s1 - направление ветра с северо-запада,
скорость 25,8 м/с;
• для экстремального режима:
- s1 — вышка на 1-й скважине 1-го ряда
южной стороны,
- s4 — вышка на 4-й скважине 1-го ряда
южной стороны,
- направление ветра с северо-запада,
скорость 48 м/с.
Выполненные расчеты показывают, что
для всех вариантов максимальная нагрузка при-
ходится на башмаки рельса Т4'.
Передача усилия от опорной рамы к рель-
Рис. 8. Промежуточная палуба. Нагрузки от веса сам для фермы Т4' смоделирована с применени-
оборудования ем контактных элементов типа «поверхность—
поверхность». Вертикальные и горизонтальные
рис. 6 — профиль верхнего пояса фермы Т5 в ба- нагрузки приложены к башмаку в геометриче-
лочной идеализации (элемент BEAM188). ском центре поперечного сечения с использова-
нием «жестких регионов». Башмаки закреплены
Расчетные нагрузки по всем степеням свободы, кроме вертикально-
Нагрузками, непосредственно действующими на го перемещения. На рельсы ферм Т4 и Т5 на-
расчетный район, являются усилия, приложенные грузки от башмаков приложены в виде сосредо-
к рельсам Т4, Т4' и Т5 через шесть башмаков опор- точенных сил.
ной рамы. При этом опорная рама может находить- На рис. 7 в качестве примера приведено
ся в одном из десяти положений вдоль рельсов в приложение нагрузки от башмаков промежуточ-
соответствии с сеткой скважин (см. рис. 2). ной рамы к рельсам для расчетного сочетания
Усилия на башмаках складываются из соб- нагрузок s1.
ственного веса расположенных выше конструкций Наряду с внешними усилиями (нагрузками
(буровая вышка, подвышечное основание, опорная на башмаки), конструкция нагружается также
рама), оборудования и систем, функциональных собственным весом, который задается массой
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008конструкции (через ее геометрические характе-
ристики и приведенную плотность) и компонен-
тами ускорений.
Кроме того, в расчетные нагрузки включе-
ны вес оборудования и вес контейнеров со шла-
мом, хранящихся на ВП на начальном этапе бу- 5
рения. Масса систем и оборудования и отходов
бурения прикладывается к палубам в районах
их расположения в виде равномерно распреде-
ленной узловой нагрузки. Общая масса обору-
дования, запасов и контейнеров со шламом на
трех палубах составляет около 750 т.
На рис. 8 в качестве примера приведено
приложение нагрузки от веса оборудования на
промежуточной палубе.
Результаты расчета Рис. 9. Эквивалентные (по Мизесу) напряжения
В соответствии с требованиями Правил допуска- в ферме Т4’. Вариант нагрузки s1.
емые напряжения устанавливаются в зависимо- Для получения более наглядной картины
сти от толщины, предела текучести материала, распределения напряжений в основных элементах
степени ответственности конструкции. фермы напряжения визуализируются в суженном
По степени ответственности элементы ферм диапазоне 0-120 МПа
отнесены к наиболее ответственным (специаль-
ным) конструкциям, повреждение которых вызыва-
ет тяжелые последствия для платформы в целом.
Наиболее нагруженными конструкциями
являются элементы фермы Т4'.
На рис. 9-11 в качестве примера приведено
распределение общих и местных напряжений в
элементах фермы Т4' для варианта нагружения
s1. В соответствии с Правилами прочность ме-
таллоконструкций при экстремальном нагруже-
нии проверяется по эквивалентным (по Мизесу)
и касательным напряжениям.
Значения действующих и допускаемых на-
пряжений в наиболее нагруженных элементах
фермы Т4' приведены в таблице, из которой
Рис. 10. Распределение эввивалентных (по
видно, что прочность конструкции обеспечена.
Мизесу) напряжений в районе контакта рельса Т4’
В расчете также выполнена оценка кон-
с башмаком. Вариант нагрузки s1, южный башмак
тактных давлений по контактным поверхностям
башмаков и наиболее нагруженного рельса
Т4' с применением контактных элементов типа
«поверхность—поверхность».
Распределение контактных напряжений
для наиболее нагруженного башмака показано
на рис. 13, из которого видно, что давления по
площади контакта (0,8Ѕ1,3 м) распределяются
очень неравномерно. Максимальное давление
составляет 36 МПа, в то время как среднее дав-
ление — 13,2 МПа. Это объясняется наличием
стенок и ребер жесткости как на рельсе, так и на
башмаке, а также характером величиной общей
деформации рельса и фермы Т4'.
Прогиб фермы Т4' по середине пролета со-
ставляет 22 мм.
По результатам расчета сделано заключе- Рис. 11. Распределение касательных напряжений
ние, что прочность конструкции обеспечена в со- в районе контакта рельса Т4' с башмаком. Вариант
ответствии с требованиями Правил регистра РФ. нагрузки s1, южный башмак
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
Значения действующих и допускаемых напряжений
Предел текучести, МПа Действующие напряжения, МПа Допускаемые напряжения, МПа
Конструкция
Rp σe τ [σ] [τ]
Рельс Т4' (местные напряжения
500 356 123 375 214
6 в стенке)
Ферма плоскости Т4'
320…355 150 38 240 137
(общие напряжения)
2. Использование нового поколения балоч-
ных элементов BEAM188 позволяет полу-
чить развернутую оценку напряженного со-
стояния используемых в модели балок от-
крытого сечения со сложными профилями
поперечного сечения. Чрезвычайно удобен
ввод исходных характеристик сечения и
возможность его объемного отображения
элемента в пре- и постпроцессорах.
3. Применение контактной технологии типа
«поверхность—поверхность» при моделиро-
вании передачи усилий от башмаков к рель-
су позволяет получить весьма достоверные
результаты в части распределения местных
Рис. 12. Поверхности контакта рельса Т4' с башмаком напряжений в элементах взаимодействую-
щих узлов, в том числе в стенках и ребрах,
подкрепляющих контактные поверхности.
Это позволяет правильно спроектировать
узлы, находящиеся в зоне передачи боль-
ших нагрузок, и обеспечить повышение их
статической и циклической надежности.
4. Принятая в расчетной модели схема закре-
пления башмаков по всем трем поворот-
ным степеням свободы равносильна тому,
что опорную раму следует рассматривать
как абсолютно жесткую. При этом контакт-
ные поверхности башмаков в процессе
расчета остаются горизонтальными и не
отслеживают общую деформацию рельса.
Это дает консервативную (в запас) оценку
Рис. 13. Распределение давлений на поверхности удельных давлений на контактных поверх-
контакта рельса Т4' с башмаком. Вариант нагрузки ностях и местных напряжений в прилегаю-
s1, южный башмак щих конструкциях. Устранить этот эффект
можно путем включения промежуточной
Выводы рамы в общую расчетную модель. Обрат-
1. Использование смешанной балочно- ной стороной такого подхода будет суще-
пластинчатой модели позволило умень- ственное увеличение размеров модели,
шить размер конечно-элементной модели необходимых расчетных ресурсов и време-
без ущерба для достоверности отображе- ни расчета.
ния всех основных особенностей задачи. 5. Программный комплекс ANSYS является
В частности, это относится к анализу на- мощным, эффективным и удобным рас-
пряженного состояния рельсов в зонах четным средством, которое позволяет
передачи нагрузок от башмаков к рельсу. осуществлять разработку таких сложных,
Применение «жестких регионов» для со- ответственных и тяжело нагруженных
единения балочных и пластинчатых эле- конструкций, как сооружения для работы
ментов позволило обеспечить правильную на континентальном шельфе на совре-
передачу усилий между элементами и при менном уровне при обеспечении высокой
этом существенно упростить и ускорить эффективности и эксплуатационной на-
разработку модели. дежности.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
Реализация метода
2
конечных элементов
в исследованиях прочности
и несущей способности
сложных судовых конструкций
В.В.Осипенко, канд. техн. наук, А.М.Пузырев, Г.А.Тумашик, канд. техн. наук,
ГНЦ ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова»
Введение ственном подводном кораблестроении хорошо
Внедрение в строительство морской техники, в развитых расчетно-аналитических подходов и
первую очередь подводной, все более сложных численных решений, все большое применение
конструкций и корпусных материалов с повы- находят универсальные программные МКЭ-
шенными прочностными характеристиками на- комплексы ANSYS, COSMOS, NASTRAN и др.
прямую связано с тенденцией повышения техни- При соответствующей специальной адаптации к
ческих требований к новым разработкам. Это, в решению задач уточненной оценки напряженно-
свою очередь, заставляет уделять повышенное деформированного состояния и устойчивости
внимание проблемам обеспечения прочности и (несущей способности) оболочечных конструк-
надежности практически безрезервных и дли- ций (рис. 1) в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова уда-
тельно эксплуатируемых прочных (несущих) лось осуществить ряд разноплановых и весьма
корпусных конструкций тех или иных объектов. успешных в практическом отношении расчетных
При рассмотрении данной проблемы в постановок.
последние годы, несмотря на наличие в отече- Выполненные в институте проработки в
обеспечение необходимого и достаточного уров-
ня математического моделирования высокона-
груженных конструкций делают возможным на-
дежное выявление наиболее проблемных узлов
и элементов конструкций. Эти проработки вклю-
чают не только теоретические исследования, но
и создание банка экспериментальных данных и
верифицированных конечно-элементных моде-
лей. Многовариантные расчеты сложных оболо-
чечных конструкций, выполненные на базе этих
моделей, показали, что в отдельных случаях при-
менение традиционных расчетно-аналитических
методов приводит к недооценке уровня напря-
женности рассматриваемых объектов.
Накопленный многолетний опыт соответ-
ствующих исследований и имеющиеся в ин-
ституте мощные экспериментальные средства
оказались особенно востребованными в по-
следние годы в связи с решением ряда сложных
и ответственных задач, в частности при разра-
ботке концепции и рабочего проекта подъема
атомного подводного крейсера «Курск» (АПК),
при обосновании возможности повышения
Рис. 1. Структура процесса проектирования эксплуатационных параметров ряда объектов
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008подводной техники, при оценке прочности и
работоспособности новой высокопрочной ста-
ли и ее сварных соединений в составе прочных
корпусов перспективных объектов подводной
техники.
При решении данных задач оказалось 3
очень эффективным сочетание проведения
масштабных экспериментально-расчетных ра-
бот и использования средств математического
моделирования и численного анализа, реали-
зованных в конечно-элементном программном
комплексе ANSYS.
Судоподъем АПК «Курск»
В судоподъемных морских операциях определя-
ющими являются параметры надежности, свя- Рис. 3. Результаты расчета НДС прочного корпуса
занные с прочностью поднимаемого объекта и
грузонесущей системы. Уникальность подъема ции (легкий корпус, прочные цистерны и кон-
АПК требовала особого внимания к вопросам струкции внутри прочного корпуса) в модели
расчетно-экспериментального обоснования ко- не учитывались, вследствие чего погрешности
эффициентов безопасности. расчета были заведомо направлены в безопас-
Основная идея концепции проекта подъ ную сторону. Расчетным путем моделировалось
ема — крепление подъемных устройств к верх- упругое состояние прочного корпуса — цилин-
ней части корпуса вместо традиционной для дрической оболочки, подкрепленной наружными
судоподъема системы устройств, подводимых шпангоутами таврового профиля. Оценивалось
под днище. Передача подъемных усилий осу- как влияние отверстий на прочность корпуса при
ществлялась с помощью специально созданных общем изгибе, так и взаимовлияние отверстий.
захватных устройств‑зацепов, вводимых внутрь В отличие от проектных проработок ЦКБ МТ
прочного корпуса через вырезы. «Рубин» при моделировании точно удовлетворя-
В расчетах НДС прочного корпуса учиты- лись условия продольного и поперечного равно-
вались его предполагаемые разрушения, рас- весия корпуса при подъеме.
пределение весовой нагрузки и сил присоса к Результаты расчетов показали, что макси-
грунту, различные варианты расположения за- мальные напряжения в корпусе АПК возникают
хватных устройств по длине корпуса АПК. на стадии отрыва от грунта.
Для детальных расчетов прочности корпу- Фибровые напряжения от общего изгиба
са при подъеме АПК «Курск» с целью уточнения корпуса при отрыве от грунта представлены на
величин тяговых усилий была разработана об-
щая конечно-элементная модель для прочного
корпуса в целом (рис. 2). Разработанная модель
позволяла варьировать количество и величины
тяговых усилий при неизменной общей конфи-
гурации их расположения. Наружные конструк-
Рис. 4. Результаты расчета локального НДС
Рис. 2. КЭ-модель для прочного корпуса прочного корпуса
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
Были выполнены расчеты корпуса в райо-
не отверстий при различных соотношениях нор-
мального и касательного компонентов нагрузки,
что соответствовало различному расстоянию от
диаметральной плоскости корпуса до центра от-
4 верстий и разному наклону нормали к оболоч-
ке по отношению к вертикальному подъемному
усилию.
В целом, как показал расчет, уровень ло-
кальных напряжений в районе отверстий воз-
растал пропорционально углу между линией
приложения усилия и нормалью к оболочке и не
превышал 0,4σ0,2 — для поясков загруженных
шпангоутов и 0,5σ0,2 — для обшивки в районе
отверстий.
Для верификации полученных расчет-
ных данных и подтверждения коэффициентов
безопасности был запланирован и проведен
ряд экспериментально-опытных работ на раз-
Рис. 5. Сравнение результатов личных элементах судоподъемной системы, в
численного моделирования том числе натурные фрагменты корпуса АПК,
и экспериментальных исследований включающие подкрепленную обшивку, отвер-
стие и элементы устройства-зацепа; фрагменты
рис. 3. Было установлено, что они не превыша- шпангоутов без и с присоединенным пояском
ют 0,3σ0,2 (σ0,2 — предел текучести материала обшивки. Нагрузка прикладывалась статически
прочного корпуса). и циклически. Все экспериментальные работы
С целью расчета локального напряженного сопровождались созданием соответствующих
состояния прочного корпуса в районе отверстий КЭ-моделей и расчетом в программном ком-
с учетом истинной геометрии вырезов и реаль- плексе ANSYS.
ной схемы приложения тяговых усилий было Сопоставление результатов опытных ра-
создано несколько конечно-элементных подмо- бот, расчетов НДС модельных конструкций и
делей для представления корпуса в районе от- комплексного расчета прочного корпуса в целом
секов АПК (рис. 4). показало их хорошую согласованность (рис. 5).
Предполагалось, что силы трения зацепа Проведенные исследования были положе-
по поверхностям контакта с обшивкой отсут- ны в основу правильной оценки значений коэф-
ствуют, поэтому радиальная составляющая тя- фициентов безопасности, что стало одним из
гового усилия воспринимается шпангоутом, а ключевых моментов успешного проведения су-
тангенциальная — кромкой обшивки у выреза. доподъемной операции в целом.
Рис. 6. Примеры КЭ-моделей конструкций
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 20085
Рис. 7. Пример построения обобщенных параметрических кривых
Оценка прочности учет как физической, так и геометрической не-
и несущей способности линейности.
корпусных конструкций Институтом накоплен большой положи-
с учетом их тельный опыт по совместному использованию
фактических характеристик собственных аналитических и численных реше-
В настоящее время одним из важных направ- ний и расчетов в пакете ANSYS при определе-
лений исследовательских работ является по- нии несущей способности подкрепленных обо-
вышение эксплуатационных характеристик кор- лочек вращения по их фактическому состоянию.
пусов отдельных объектов подводной техники. В качестве примера можно привести построение
В частности, в обеспечение этого направления обобщенных параметрических кривых для опре-
институтом был проведен ряд важных расчетно- деления местной несущей способности в пред-
теоретических и экспериментальных исследо- ставляющем практический интерес диапазоне
ваний на существующих и строящихся заказах. конструктивных параметров подкрепленной
Номенклатуру исследований составляли как цилиндрической оболочки, что позволяет про-
испытания натурных корпусных конструкций на изводить надежную экспресс-оценку несущей
статическую нагрузку с целью определения па- способности шпации, учитывающую данные по
раметров НДС, сопровождающиеся расчетами реальной геометрии и характеристикам мате-
прочности с помощью аналитических и числен- риала (рис. 7).
ных методов, так и выполнение серии расчетов Полученные в работе результаты позво-
несущей способности. ляют внедрять новые конструктивные и техно-
В результате были уточнены методы расче- логические решения при гарантиях прочности
та статической прочности и устойчивости; с це- и эксплуатационной надежности корпусов с
лью получения подробной картины напряженно- повышенными эксплуатационными характери-
деформированного состояния и выявления стиками.
наиболее напряженных районов разработаны
соответствующие конечно-элементные модели Комплексные исследования
на базе 2D- и 3D-элементов (рис. 6). прочности корпусных конструкций,
Важной эксплуатационной характеристи- использующих
кой для оболочечных конструкций является новые высокопрочные материалы
величина критического давления, при котором Основой внедрения перспективных материа-
происходит потеря несущей способности с по- лов в корпусном судостроении является про-
следующим разрушением. Фактором, опреде- верка их работоспособности, которая включает
ляющим расчет данной величины, является комплекс гидравлических испытаний внеш-
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
напряженно-деформированного состояния
опытной конструкции и выявления наиболее
напряженных районов с целью повышения
эффективности схемы установки тензорези-
сторов.
6 В ходе ГИ обработанные данные тензоиз-
мерений сопоставляются с результатами КЭ рас-
четов и данными, полученными аналитическими
методами, что позволяет откорректировать как
схему тензоизмерений, так и КЭ-модели соот-
ветствующих районов.
Путем сопоставления и согласования опыт-
ных и расчетных результатов обеспечивается
получение максимально достоверных данных
по напряженно-деформированному состоянию
конструкций опытных отсеков, позволяющих
надежно оценить работоспособность новых вы-
сокопрочных сталей в составе корпусных кон-
Рис. 8. Конструкция опытного отсека струкций объектов подводной техники.
Рис. 9. Результаты расчетов НДС конструкций в ANSYS
ним давлением (ГИ) масштабного объекта. Заключение
ГИ осуществляются путем внешней нагрузки Работы, выполнявшиеся институтом в послед-
на гидробарическом стенде института, в со- нее время, показали высокую эффективность
став которого входит док-камера ДК-600. В комплексных исследований прочности и несу-
последнее время существенным дополнением щей способности судовых конструкций, вклю-
таких испытаний стали параллельные конечно- чающих на разных этапах конечно-элементные
элементные расчеты. расчеты в широком диапазоне постановок.
Опытный отсек, как правило, представ- Основными функциями, которые они при этом
ляет собой крупномасштабную объемную кон- выполняют, являются уточнение, дополнение,
струкцию (рис. 8), состоящую из подкрепленных верификация. Следует при этом отметить, что
шпангоутами оболочек вращения, ограничен- значимость конечно-элементного анализа как
ных по торцам плоскими или торосферическими инструмента в существенной мере зависит от
переборками. Нагрузки, действующие на отсек, наличия таких факторов, как банк надежных
по характеру воздействия соответствуют экс- экспериментальных данных, опыт расчета ины-
плуатационным. ми методами и, наконец, практический уровень
Последовательность работ заключается специалистов-расчетчиков в области механики
в следующем. На первом этапе разрабатыва- деформируемого твердого тела. Только при со-
ются конечно-элементные модели (как прави- четании всех этих факторов можно рассчиты-
ло 3D) с целью получения подробной картины вать на успех.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
Верификация и аттестация
программного комплекса ANSYS
2 в части расчета
температурного состояния
конструкций и оборудования ЯЭУ
С.Л.Осипов, С.А.Рогожкин, С.Ф.Шепелев,
ФГУП «ОКБМ им. И.И.Африкантова» (г.Нижний Новгород)
В ФГУП «ОКБМ» для расчета температурного • распределение температур в шаровой
состояния элементов конструкции, оборудова- стенке;
ния и трубопроводов, испытывающих воздей- • распределение температур в многослой-
ствие постоянных и переменных во времени ной плоской стенке;
тепловых нагрузок, при обосновании безопас- • распределение температур в многослой-
ности реакторных установок применяется уни- ной цилиндрической стенке;
версальный конечно-элементный программный • передача тепла через стержень;
комплекс ANSYS [1]. • распределение температур в круглом пло-
В соответствии с требованиями ПБЯ РУ ском ребре;
АЭС-89 [2] все программные средства (ПС), • распределение температур в плоской стенке
используемые для обоснования безопасности при наличии внутренних источников тепла;
ЯЭУ, представляются в надзорные органы и • распределение температур в цилиндриче-
подлежат аттестации. Аттестацию ПС проводит ской стенке при наличии внутренних источ-
Совет по аттестации при НТЦ ЯРБ Ростехнадзо- ников тепла;
ра России согласно с РД-03-17-2001 [3]. • распределение температур в шаровой
Основным документом, обосновывающим стенке при наличии внутренних источников
информацию, содержащуюся в аттестационном тепла;
паспорте ПС, является отчет о верификации ПС, • охлаждение плоской стенки;
который выполняется в соответствии с требова- • нагревание тела цилиндрической формы;
ниями РД-03-34-2000 [4]. • нагревание тела сферической формы;
В соответствии с [4] верификационный от- • неограниченная пластина. Температура
чет должен содержать описание и обоснование среды — линейная функция времени;
применяемых расчетных схем и геометрических • неограниченный цилиндр. Температура
моделей, а также сопоставление результатов среды — линейная функция времени;
расчета по ПС: • шар. Температура среды — линейная
• с экспериментальными и эксплуатацион- функция времени;
ными данными; • излучение плоской пластины в окружаю-
• с аналогичными результатами, полученны- щей среде;
ми по ранее аттестованным ПС; • лучистый теплообмен между двумя цилин-
• с аналитическими решениями; дрическими трубами.
• с результатами теоретического анализа. Проведенное сравнение показало, что
Верификация программы ANSYS проводи- максимальное значение относительной погреш-
лась путем сопоставления результатов расчета ности составляет:
с соответствующими аналитическими реше- • для задач стационарной теплопередачи —
ниями, с расчетами, выполненными с помощью 2,1%;
аттестованного ПС TROSK [5], и с эксперимен- • для задач нестационарной теплопереда-
тальными данными, полученными на действую- чи — 2,8%.
щей реакторной установке БН-600. Сравнение результатов расчета по про-
Сравнение результатов расчета по про- грамме ANSYS с результатами, полученными по
грамме ANSYS с аналитическими решениями аттестованному ПС TROSK, выполнено для сле-
выполнено для следующих задач: дующих задач:
• распределение температур в плоской стенке; • неограниченный уголок в засыпке;
• распределение температур в цилиндриче- • сектор цилиндрической втулки при нали-
ской стенке; чии внутренних источников тепла (рис. 1);
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 20083
Рис. 2. Сравнение результатов Рис. 3. Сравнение результатов
Рис. 1. Сравнение результатов расчета распределения расчета распределения
расчета по ПС ANSYS температур в узле перехода ВТД температур в узле перехода ВТД
и TROSK для задачи «сектор теплообменника в наружную теплообменника во внутреннюю
цилиндрической втулки обечайку, полученных обечайку, полученных с помощью
при наличии внутренних по программе ANSYS, ANSYS, с экспериментальными
источников тепла» с экспериментальными данными данными
• распределение температур в опорном узле Сравнение результатов расчета по программе ANSYS
и эксперимента для опорного узла корпуса реактора
корпуса реактора;
Номер Значение температуры, °С
• распределение температур в узле перехо-
точки
да верхней трубной доски (ВТД) теплооб- системы Эксперимент ANSYS Эксперимент ANSYS
менника в наружную обечайку; ТиТ
• распределение температур в узле пере- 137 332 330,7 353 351,4
хода ВТД теплообменника во внутреннюю 138 314 321,9 343 342,2
обечайку. 142 240 256,3 267 276,4
Максимальное значение относительной по-
грешности составляет: личного назначения — как проектируемых, так и
• для задач стационарной теплопередачи — находящихся в эксплуатации.
7,0%; В настоящее время вся программная до-
• для задач нестационарной теплопереда- кументация по ПС ANSYS и верификационный
чи — 7,5%. отчет переданы в НТЦ ЯРБ для прохождения
Сравнение результатов расчета по програм- процедуры аттестации.
ме ANSYS с экспериментальными данными [5],
полученными на действующей реакторной уста- Литература:
новке БН-600, выполнено для следующих задач: 1. Программный комплекс ANSYS, экспортная лицензия
• распределение температур в опорном узле D334623, АNSYS, Inc.
корпуса реактора (см. таблицу); 2. Правила ядерной безопасности реакторных установок
• распределение температур в узле перехо- атомных станций (ПБЯ РУ АС — 89), утверждены поста-
да ВТД теплообменника в наружную обе- новлением Госпроматомнадзора СССР № 7 от 12.06.90,
чайку (рис. 2); введены в действие с 01.09.90.
• распределение температур в узле пере- 3. Положение об аттестации программных средств, при-
хода ВТД теплообменника во внутреннюю меняемых при обосновании безопасности объектов ис-
обечайку (рис. 3). пользования атомной энергии (РД-03-17-2001), утверж-
Проведенное сравнение показало, что денно приказом начальника Госатомнадзора России от
максимальное значение относительной погреш- 13.12.2001 № 105, введено в действие с 01.01.2002 г.
ности составляет: 4. Требования к составу и содержанию отчета о верифика-
• для задач стационарной теплопередачи — ции и обосновании программных средств, применяемых
6,8%; для обоснования безопасности объектов использования
• для задач нестационарной теплопереда- атомной энергии, утверждены приказом начальника
чи — 6,0%. Госатомнадзора России от 28.12.2000 № 122, введены в
Проведенная верификация подтвердила действие с 29.12.2000 г.
возможность использования программы ANSYS 5. Регистрационный номер паспорта аттестации программ-
для расчета температурного состояния ЯЭУ раз- ного средства TROSK №195 от 26.05.05.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Технологии
Локализация семейства
2 программных продуктов
ANSYS Workbench
Что это нам дает?
Сергей Денисихин, Вера Иванова, Александр Чернов
Ни для кого не секрет, что эффектив- ного продукта. Учитывая многочисленные по-
ность работы с программным продуктом желания пользователей ANSYS, компания ЗАО
во многом зависит от того, удобен ли он в «ЕМТ Р», ведущий авторизованный дистри-
эксплуатации. Одним из важнейших кри- бьютор, инженерно-консалтинговый и учебный
териев удобства можно назвать доступ- центр ANSYS, в тесном сотрудничестве c ОАО
ность восприятия графического интер- «Энергомаш», разработчиком оборудования
фейса среды, а именно возможность ра- для энергетики и крупнейшим пользователем
боты с программой на родном для поль- ПО ANSYS и ANSYS CFX в России, успешно
зователя языке. Преодоление языкового выполнила перевод, адаптацию и тестирова-
барьера дает пользователю возможность ние интерфейса ANSYS Workbench Simulation
сосредоточиться на освоении программ- на русском языке. Были полностью переве-
ного продукта, и без того достаточно дены графический интерфейс пользователя,
сложного. включая меню и диалоговые окна, дерево
проектов, систему отчетов и другие шаблоны.
До появления программной среды ANSYS Сопоставить удобство восприятия информа-
Workbench локализация таких расчетных си- ции до и после перевода можно, посмотрев на
стем, как ANSYS, своими силами была практи- фрагменты рабочего экрана, представленные
чески нерешаемой задачей. Это в первую оче- на рис. 1.
редь связано с особенностями работы графиче-
ского интерфейса ANSYS.
Создание интеграционной оболочки ANSYS
Workbench, основанной на передовых технологи-
ях и современных средствах программирования,
во многом упростило решение данной задачи.
В настоящее время расчетные возмож-
ности модуля Simulation, работающего в среде
ANSYS Workbench, пока скромнее, чем его про-
тотипа — классического ANSYS, несмотря на ис-
пользование одного и того же решателя. Однако
программная среда ANSYS Workbench Simulation
обладает рядом заметных преимуществ, и
одно из них — параметризация на основе ядра
Parasolid. Эта возможность отсутствует при ис-
пользовании классического препостпроцессора
ANSYS.
Учитывая тенденции и скорость развития
ANSYS Workbench, можно сделать предполо-
жение о скором (через 1-2 версии) совпадении
расчетных возможностей классического ANSYS
и ANSYS Workbench Simulation.
Как уже было отмечено, возможность ра- Рис. 1. Так выглядят графические интерфейсы
боты на родном языке значительно ускоряет ANSYS Workbench Simulation
процесс освоения любого сложного программ- на английском и русском языке
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Кроме преимуществ, связанных с ускорени-
ем процесса обучения работы с расчетной систе-
мой, локализация программного продукта ANSYS
Workbench Simulation несет и некоторые дополни-
тельные функции. Одна из них — возможность
разработки шаблона отчетной документации в 3
соответствии с некоторым стандартом.
Известно, что на каждом предприятии су-
ществуют свои форматы представления отчет-
ной документации. Причем по форме и содер-
жанию отчеты могут различаться даже внутри
одного подразделения.
Начиная с 11-й версии ANSYS Workbench Рис. 2. Схема расположения языковых файлов
появилась реальная возможность использовать интерфейса ANSYS Workbench
встроенный в программный продукт генератор
отчетов. Такой инструмент позволяет достаточ-
но оперативно создавать отчеты, сокращая при
этом рутинную работу инженера-расчетчика.
К недостаткам работы генератора можно отне-
сти формат вывода, который может не соответ-
ствовать стандарту предприятия, и, увы, получе-
ние документов на английском языке. Устране-
ние названных недостатков — задача непростая,
но выполнимая. Причем для ее решения как раз
необходимо иметь уже локализованную, то есть
русифицированную версию ANSYS Workbench.
В структуре файлов ANSYS Workbench со-
держится ряд директорий, отвечающих за язы-
ковое наполнение программного продукта. По-
этому для создания собственного языка интер- Рис. 3. Отчет: разделы содержания и системы
фейса необходимо подготовить и подключить, единиц
аналогично имеющимся языкам, локализован-
ные файлы описания. Так, в базовой поставке
пользователь имеет возможность выбрать один
из четырех языков: английский, немецкий,
французский или итальянский. Аналогичным об-
разом создается папка с русским языком.
Элемент среды ANSYS Workbench, выпол-
няющий работу генератора отчетов, состоит из
взаимосвязанных описаний структур (файлы с
расширением *.xml), форм (файлы с расшире-
нием *.html) и функций (файлы с расширением
*.js). В зависимости от выбора языка генератор
будет взаимодействовать с соответствующими
языковыми файлами.
Поскольку ANSYS Workbench является мо-
дульной системой, для полной локализации не- Рис. 4. Отчет: раздел нагрузок
обходимо было провести работу с каждым моду-
лем отдельно (Simulation, DesignModeler и т.д.). В процессе анализа работы генератора от-
Каждый модуль располагается в собственной ди- четов было выяснено, что формирование отчета
ректории. Элементы, отвечающие за язык интер- происходит практически только за счет заим-
фейса того или иного модуля, находятся в папке ствования значений элементов языковых фай-
Language, в которой, в свою очередь, идет деле- лов, содержащих такие сведения, как тип ис-
ние на варианты языкового оформления (англий- пользуемых элементов, материал исследуемой
ский — «en-us», немецкий — «de» и т.д.). среды, тип анализа и ряд других. Такой способ
На рис. 2 представлена связь между язы- формирования позволяет путем выбора языка
ковыми папками всей среды ANSYS Workbench графического интерфейса задавать язык полу-
и ее отдельными модулями. чаемого отчета.
www.ansyssolutions.ru ANSYS Solutions. Русская редакция | Весна 2008Вы также можете почитать
