В практике расчета нефтяных аппаратов используют безмоментную теорию тонких оболочек для расчета по отдельности основных деталей корпуса, узлы врезок штуцеров (укрепления отверстий) рассчитывают МКЭ в программах, разработанных конкретно под эту задачу. По теории оболочек в местах пересечения возникает краевая задача и формулы ручного расчета из безмоментной теории не подходят для расчета. Существующие методы ручного расчета врезок штуцеров характеризуются несовершенством. Применение МКЭ позволяет точно рассчитать место с резким изменением геометрии. Отдельные сложные аппараты рассчитывают МКЭ полностью (корпус в сборе) на все виды нагрузок (в том числе на сейсмические и ветровые нагрузки) в программном пакете МКЭ, выполняются сопряженные расчеты с учетом температурного воздействия. Корпуса и рабочие колеса центробежных насосов рассчитываются полностью МКЭ.
Подход, в котором корпус аппарата рассчитывается полностью в сборе МКЭ является более технически обоснованным и более «продвинутым» по сравнению с расчетом МКЭ только узлов врезок штуцеров.
Примеры расчета аппаратов нефтепереработки приведены в интернет-источниках [4], [5].
Клочков Ю.В. справедливо указывает о возможности применения для тонких оболочек до 50 мм плоских КЭ, для оболочек средней толщины и толстых о применении трехмерных КЭ.
Однако, для тонких оболочек корректные результаты могут быть получены и с применением трехмерных КЭ.
Для тонких оболочек могут применяться специальные двухмерные криволинейные конечные элементы. По факту для расчета используются элементы с формами, доступными в программном пакете
1. Указано о необходимости деления оболочек на тонкие и толстые в зависимости от толщины стенки, а не по критерию 0,1 из теории оболочек.
Тонкими оболочками следует считать оболочки до 50 мм, оболочками средней толщины от 50 до 100 (150) мм, и толстыми оболочками считать более толстые оболочки.
2. В существующих нормах сосуды делят на сосуды до 21МПа (тонкостенные) с расчетом по теории оболочек и сосуды до высокого 130МПа (толстостенные) с расчетом по теории упругости (задача Ламе). Границей деления сосудов является отношение толщины стенки к диаметру, равное 0,1 (из теории оболочек). Теорий оболочек типа Власова для толстых плит и оболочек не применяется.
3. Для тонких оболочек могут быть применены плоские конечные элементы.
Для толстых оболочек и оболочек средней толщины должны применяться трехмерные конечные элементы.
Трехмерные элементы могут применяться и для тонких оболочек. На основании сравнения результатов расчета МКЭ и сравнения с экспериментальными данными.
1. Клочков Ю.В. Развитие теории линейного и нелинейного деформирования оболочек на основе МКЭ с учетом смещения как жесткого целого и изменения толщины: автореферат диссертации доктора технических наук: 05.23.17 / Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия – Волгоград, 2001. – 34 с.
2. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Л.: Судпромгиз, 1962.
3. Новожилов В.В. Основы нелинейной теория упругости. М.: ОГИЗ, 1948.
4. https://fea.ru/project/64.
5. https://fea.ru/project/80.
