Обоснование прочности фильтра механической очистки теплоносителя с применением ПО ЛОГОС

Заказчик:

Отрасль:

Продукт:

Период внедрения:

АО «ГНЦ НИИАР»
www.niiar.ru

Атомное машиностроение 

ЛОГОС Прочность

Май 2025 г.

Описание задачи

Для оценки функциональных возможностей ПК «ЛОГОС Прочность» специалисты ООО «ИскраТех» и АО «ГНЦ НИИАР» (г. Димитровград) совместно реализовали пилотный проект. Для исследовательской реакторной установки бассейнового типа необходимо было выполнить прочностные расчёты фильтра механической очистки теплоносителя первого контура.

Фильтр относится к оборудованию II категории сейсмостойкости и должен сохранять работоспособность при воздействии эксплуатационных и сейсмических нагрузок в течение всего расчётного срока службы – 50 лет.

В качестве эксплуатационных нагрузок учитывались: внутреннее давление и температура, усилия и моменты от веса и самокомпенсации присоединённых трубопроводов. Сейсмические нагрузки задавались с помощью спектров ответа для воздействия проектного землетрясения интенсивностью до 6 баллов по шкале MSK-64.

Технические характеристики механического фильтра:

• рабочая среда – деминерализованная и деионизированная лёгкая вода;
• рабочее давление (избыточное) – 0,6 МПа;
• максимальная рабочая температура – 40 °С;
• номинальный внутренний объём – 0,04 м³;
• масса – 140 кг;
• проектное количество циклов нагружения – 12500.

С помощью расчетов необходимо было подтвердить:

1. Статическую прочность всех элементов конструкции;
2. Надежность фланцевого соединения и герметичность прокладки;
3. Работоспособность фильтра при совместном действии эксплуатационных и сейсмических нагрузок.

Процесс реализации

Расчетный анализ проводился поэтапно с использованием программного продукта ЛОГОС Прочность.

1. Подготовка расчетной модели. На основе конструкторской документации была подготовлена 3D-модель фильтра, в которой сварные швы моделировались с помощью связанного контакта.
2. Конечно-элементное моделирование. Для обеспечения высокой точности была сформирована объемная конечно-элементная сетка преимущественно гексаэдрического типа с локальным сгущением в зонах концентрации напряжений (штуцеры, шпильки).
3. Выполнен цикл расчетов, включающий:
   • Статический анализ для режимов затяжки фланцев, гидравлических испытаний и стационарного режима эксплуатации. Напряжения определялись путем линеаризации по расчетным сечениям с разделением на мембранные и изгибные составляющие.
   • Анализ фланцевого соединения для оценки герметичности прокладки и прочности шпилек.
   • Сейсмический анализ, в рамках которого были определены собственные частоты и формы колебаний конструкции, а затем выполнен расчет напряжений при совместном действии всех нагрузок.

На всех этапах, от постановки задачи и проверки граничных условий до интерпретации результатов, инженеров АО «ГНЦ НИИАР» сопровождали специалисты ООО «ИскраТех», обеспечивая корректность применяемой методологии.

Результаты и выгоды

По результатам выполнения расчетов было установлено, что ЛОГОС Прочность позволяет:

1. Обеспечить расчет всех требуемых режимов эксплуатации (затяг, гидравлическое испытание, стационарный режим, проектное землетрясение) в соответствии с постановкой задачи;
2. Получить расчетные данные (напряжения, удельные давления, формы и частоты собственных колебаний), достаточные для формирования отчетных материалов и их последующего анализа.

По итогам тестовой эксплуатации ПК ЛОГОС были получены следующие качественные результаты:

1. Подтверждена принципиальная возможность применения ПК ЛОГОС Прочность для расчетного обоснования оборудования, эксплуатируемого в составе исследовательских ядерных установок;
2. Специалисты предприятия получили практический опыт постановки расчетных задач в логике ПК ЛОГОС, включая задание нагрузок, граничных условий, контактных взаимодействий и анализ результатов;
3. Выявлены особенности работы с программным продуктом, требующие методического сопровождения и регламентации при возможном переходе к промышленному использованию;
4. Сформировано понимание требований к входным данным и структуре расчетной модели для корректного выполнения статических, усталостных и сейсмических расчетов.

«Проект позволил нам на практике оценить возможности ЛОГОС Прочность для решения наших отраслевых задач. Продукт показал свою функциональность при расчетах на прочность и сейсмостойкость. Сопровождение со стороны партнера помогло нам быстрее разобраться в особенностях постановки задачи и избежать потенциальных ошибок. Теперь у нас есть четкое понимание, как применять данный инструмент в дальнейшей работе».

Марина Гурьева, начальник департамента по проектированию и конструированию АО «ГНЦ НИИАР»

«Сотрудничество с АО «ГНЦ НИИАР» стало для нас показательным примером успешного проведения пилотного проекта в отечественном ПО. Особенно ценно было взаимодействие с высококвалифицированными специалистами НИИАР: системный подход к постановке задач, внимание к нормативным требованиям и готовность к технической дискуссии позволили за короткие сроки пройти полный цикл – от подготовки расчётной модели до интерпретации результатов по всем режимам нагружения.

Проект подтвердил, что при грамотном методическом сопровождении отечественное ПО способно решать задачи, традиционно выполнявшиеся зарубежными решениями. Мы благодарны коллегам из АО «ГНЦ НИИАР»  за доверие и открытость в работе».

Устюжанин Илья, руководитель технического отдела ООО «ИскраТех»