Группа компаний «СиСофт» (CSoft)

Штуцер-МКЭ — программа для расчета прочности и жесткости узлов врезки штуцеров методом конечных элементов.

Первая специализированная отечественная программа для расчета прочности и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом), мест врезок в трубопроводы, а также конических переходов и днищ с помощью метода конечных элементов (МКЭ).

Такой расчет позволяет оценить реальную необходимость усиления места соединения и значительно сэкономить на неоправданных работах по усилению прочности и жесткости узла врезки.

Использование программы позволяет повысить безопасность оборудования при сокращении трудозатрат на этапе проектирования.

Программа может быть использована для обоснованного назначения допускаемых нагрузок, действующих на штуцер.

Официальный сайт - www.truboprovod.ru

Выполняемые функции:

определение мембранных, изгибных и общих напряжений в местах врезки штуцеров (в том числе наклонных) в цилиндрические и конические обечайки, в выпуклые и плоские днища, в трубопроводы от действия внешних нагрузок и давления;
определение мембранных, изгибных и общих напряжений для конических переходов и днищ от действия внешних нагрузок и давления;
определение допускаемых мембранных и общих напряжений (ПНАЭ, ГОСТ, ASME, EN, JB);
заключение о выполнении условий прочности;
определение допускаемых нагрузок на штуцеры;
определение жесткости (податливости) узла врезки;
расчет укрепления отверстия от действия давления;
расчет прочности врезки, работающей в коррозионно-активной сероводородсодержащей среде;
расчет прочности и жесткости по WRC107(297).

При определении прочности и жесткости узла врезки метод конечных элементов получил широкое распространение. Созданная программа, в отличие от универсальных конечно-элементных программ (ANSYS, NASTRAN, COSMOS и др.), не требует специальной подготовки пользователя и значительных временных затрат. Создание конечно-элементной разбивки и оценка полученных результатов напряженно-деформированного состояния (НДС) зоны врезки производятся автоматически.

Расчет НДС выполняется как для радиальных, так и для косых врезок в цилиндрические и конические обечайки, эллиптические, сферические и плоские днища, а также трубопроводы. Расчет с помощью МКЭ позволяет значительно расширить область применения и точность решения задачи.

Допускаемый уровень напряжений определяется согласно нормативным документам: ПНАЭ Г-7−002−86, ГОСТ Р 52857.1−2007, ASME VIII Div. 1 и 2, EN 13445−3, JB 4732−1995.

Точность расчетов на прочность сосудов, аппаратов и трубопроводов в месте соединения в значительной степени определяется учетом жесткости (податливости) врезки. Как правило, при расчетах на прочность трубопроводных систем соединение трубопровода и сосуда (аппарата) заменяется мертвой опорой, что приводит к получению завышенных усилий и напряжений в узле соединения.

Кроме расчета по МКЭ, в программе имеется возможность расчета жесткости и напряженного состояния узлов врезки штуцеров с использованием зависимости безразмерных относительных параметров перемещений и напряжений от геометрических характеристик элементов врезки в соответствии с WRC107−79, WRC297−87 (Бюллетени американского Совета по исследованиям в области сварки № 107, № 297 «Местные напряжения в сферических и цилиндрических корпусах, вызываемые внешними нагрузками») и BS5500−76 (Британский стандарт).

Обеспечена возможность оценки прочности и устойчивости элемента, в который врезается штуцер, расчета укрепления отверстия под действием только давления по нормативным документам ГОСТ 14249–89 и ГОСТ 24755–89 соответственно.

Программа рекомендуется для использования при проектировании и проведении поверочных расчетов в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.

Использование программы позволяет повысить безопасность оборудования и сократить трудозатраты на этапе проектирования.

Благодаря продуманной организации диалогового ввода и наличию встроенной документации с методическим описанием освоение программы не требует специального обучения и не занимает много времени. От пользователя не требуется знания программирования и детального устройства программы.

Ввод исходных данных и параметров конструкции

Фрагмент результатов расчета

Внимание! Эта версия программного продукта возможно больше не поставляется.

На данный момент существует более актуальная версия программы - Штуцер-МКЭ 3.0.

Дополнительно

Исправлена ошибка расчета жесткости врезки при исключении балочной жесткости.
Данная ошибка могла привести к разнице в значениях жесткостей (от 10 до 25 процентов) при включенном флажке «Исключить балочную жесткость».
На остальные виды расчетов данная ошибка не имела влияния.
Снято ограничение на задание гидростатического давления для днищ. Теперь можно задавать гидростатическое давление для всех моделей, но только вдоль вертикальной оси.
Исправлен ряд опечаток в шаблонах отчетов (в частности, расчеты по WRC 107(297), опечатка ГОСТ 34  233.X 2007).

Версия Штуцер МКЭ 2.16.0.0 (28.12.2018)

Добавлен учет температурных деформаций, что позволило анализировать дополнительные напряжения, возникающих при стесненных температурных деформациях или различных температур в элементах конструкции.
Добавлен новый тип обечайки — прямоугольная стенка (пластина):
Обновлены и переработаны проверки прочности по ASME BPVC.VIII.1−2017.
Обновлены и переработаны проверки прочности по ASME BPVC.VIII.2−2017.
Обновлены и переработаны проверки прочности по EN 13  445 3:2014 (E) Issue 4 (2017 07).
Дополнены и переработаны проверки прочности по ГОСТ 342  233.1−2017. В частности, добавлена проверка для материалов, которые работают при температурах, когда необходимо учитывать их длительную прочность или ползучесть.
Переработаны проверки прочности по ГОСТ 342  233.6−2017.
Переработаны проверки прочности по ГОСТ 342  233.10−2017.
Изменена методика расчетов для схем «на конце патрубка» и «в месте врезки».
Убрано запрещение расчетов эллиптических днищ при отношении H/D? 0.25.
Радиус сопряжения штуцера с отбортовкой теперь задает радиус скругления средней поверхности (то есть теперь не пересчитавается). Проверка радиуса выполняется теперь по условию: r?0.5min{s, s1}.
Исправлена ошибка вставки вертикального штуцера на полусферическом днище.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.6 (01.11.2018)

Уточнены характеристики материалов по EN 10  216−5 и EN 10  217−7.
Уточнены геометрические и конечно-элементные модели области врезок штуцеров.
Исправлена ошибка параметризации конических обечаек с большим углом раствора конуса.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.5 (15.10.2018)

Уточнена проверка параметров вварной торообразной вставки для косого штуцера.
Исправлена ошибка создания модели резервуара с усиливающим листом до днища.
Исправлена ошибка создания модели плоского днища с центральным прямым штуцером.
Исправлены названия таблиц допускаемых нагрузок при малоцикловых нагрузках на размах допускаемых нагрузок.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.4 (25.09.2018)

Исправлена ошибка факторизации матрицы на больших уровнях разбивки (ошибка № 803 в версиях 2.14 и ниже).
Исправлены ошибки создания модели конической обечайки с большими смещениями.
Исправлены ошибки работы GUI для расчетных схем конического днища и перехода.
Исправлены описки GUI при выборе расчета на прочность при малоцикловых нагрузках.
Исправлена ошибка создания геометрии косых штуцеров с короткой длиной.
Исправлена ошибка расчета среднего радиуса в плоских днищах.
Исправлена ошибка GUI когда терялись значения после запятой для определенных региональных настройках Windows.
Уменьшено минимальное допустимое расстояние от внешней поверхности до края обечайки.
Теперь вместо d/2 используется критерий min{d/2;vDs}.
Исправлен некорректный вывод значений допускаемых напряжений для материалов аустенитного класса (в проверках использовались правильные значения).
Исправлена ошибка выравнивания сетки в процедуре экстраполяции напряжения, когда высота околошовной зоны на штуцере? 2*s1.
Исправлена неточность определения расчетной толщины штуцера с внутренней частью (в расчете на прочность шла прибавка только cs1).

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.3 (28.08.2018)

Исправлена визуализация режима увеличения рамкой в постпроцессоре;
Исправлена генерация каркаса конечных элементов в постпроцессоре при изменении режимов отображения;
Исправлено форматирование в отчетах для расчетов по ГОСТ 34  233.2−2017 и ГОСТ 34  233.3−2017;
Исправлена ошибка формирования отчетов на не европейских версиях Windows 10 при выборе русского языка;
Исправлена блокировка этапа решения при проверках длины штуцера;
Дополнены проверки корректности задания физико-механических свойств материалов при заданной рабочей температуре.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.2 (20.08.2018)

Исправлена ошибка запуска решателя при работе с файлами размещенными в сетевой папке;
Исправлена ошибка запуска диалогового окна настройки ключа защиты;
Исправлена ошибка запуска постпроцессора для некоторых случаев региональных настроек представления числа с плавающей точкой;
Исправлена ошибка запуска на расчет для вновь созданных проектов;
Модифицирована система запросов пользователю при сохранении и запуске на расчет;
Исправлены ошибки в обработке связанных элементов графического интерфейса пользователя;
Исправлено отображение результатов расчетов;
Исправлена ошибка создания краевых конечных элементов короткой внутренней части штуцера;
Исправлена неточность построения геометрической модели эллиптических днищ на областях резкого изменения кривизны;
Исправлена неточность построения геометрической модели конического перехода и днища с левой цилиндрической вставкой;
Исправлена неточность в параметрической модели конической обечайки с «маленькой» высотой.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.1 (08.08.2018)

Введена предельная температура при расчете в условиях коррозионно-активной среды в соответствии с ГОСТ 34  233.10−2017.
Изменен расчет допускаемых напряжений для штуцеров с накладным листом.
Исправлена критическая ошибка при создании расчетных схем конического перехода и днища.
Исправлены ошибки, связанные с базой данных материалов.
Исправлены недоработки в инсталяционной программе, связанные с установкой Microsoft Visual C++ 2015 Redistributable.
Исправлены краевые артефакты на коротких штуцерах.
Исправлены ошибки создания геометрической модели равнопроходного тройника.
Исправлена критическая ошибка в процедуре экстраполяции напряжений на коротких штуцерах, вызывавшая выход из программы.
Исправлено форматирование текста в отчетах.
Исправлен некорректный вывод допускаемых напряжений по JB 4732−1995−EN.

Версия Штуцер МКЭ 2.15.0.0 (27.07.2018)

Версия 2.15 устанавливается только на 64-разрядные версии Windows.
Конечно-элементный решатель переведен на 64-х разрядную архитектуру, что позволило избавится от ограничений, связанных с пределом оперативной памяти 1.5Гб для 32-х разрядных версий Windows.
Уточнена и исправлена методика расчета допускаемых нагрузок на штуцер.
Уточнена и исправлена методика расчета жесткостей и коэффициентов гибкости.
Уточнена и исправлена методика расчета коэффициентов интенсификации напряжений.
Добавлена процедура экстраполяции напряжений в расчетных сечениях сварных швов, позволяющая точнее оценивать пиковые напряжения, улучшить сходимость значений напряжений на разных уровнях разбивки:
В конической обечайке добавлена возможность задания смещения второго конца (эксцентрический переход):
Добавлена возможность задания гидростатического давления в цилиндрических и конических обечайках:
Список переключателей типов штуцеров заменен на поле редактирование с выпадающим списком:
Добавлен новый тип врезки штуцера — с вварной торообразной вставкой:
Добавлен новый тип врезки штуцера — с отбортовкой:
Добавлен новый тип врезки штуцера — с отбортовкой и приварным участком:
Добавлена возможность перегенерации отчета с результатами после закрытия расчетного файла.
Улучшен дизайн отображения результатов расчета на прочность, расчета для жесткостей, допускаемых нагрузок, коэффициентов интенсификации напряжений и т.п.
Добавлена возможность задания в постпроцессоре цветов для фона окна, границ элементов и др.:

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.7 (02.04.2018)

Исправлена ошибка, возникающая при использования материалов EN 13  445−3 при расчетах по EN 13  445−3;
Исправлены опечатки в графическом интерфейсе пользователя.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.5 (29.12.2017)

Снято ограничения по использованию сплавов из цветных металлов;
Дополнена база данных материалов.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.4 (27.11.2017)

Уточнена методика определения расчетных сопротивлений материалов;
Исправлен вывод допускаемых напряжений в исходных данных для некоторых материалов по ASME.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.3 (12.05.2017)

Исправлена ошибка вставки штуцера в эллиптические днища для частной подзадачи.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.2 (10.05.2017)

Оптимизирован алгоритм генерации сетки конечных элементов на эллиптических днищах;
Исправлены ошибки перевода на китайский язык.

Версия Штуцер МКЭ 2.14.0.0 (29.03.2017)

Разработан постпроцессор (интерактивная 3D модель), предназначенный для наглядного представления результатов расчёта.
БД материалов пополнена материалами по стандарту GB 150.2−2011 (Китай).

Версия Штуцер МКЭ 2.13.0.0 (07.12.2016)

Добавлен расчет на прочность при малоцикловых нагрузках с оценкой напряжений в соответствии с п. 7 ГОСТ Р 52  857.6−2007 «Уточненный расчет на малоцикловую прочность».
Исправлен коэффициент запаса для аустенитных хромоникелевых сталей.
Добавлен расчет для V группы аппарата в условиях сероводородной среды.
Исправлена ошибка с наименованием плоского днища в отчете.

Версия Штуцер МКЭ 2.12.0.1 (05.07.2016)

Уточнена разбивка сварного шва и переопределено распределение элементов вдоль штуцера.
Ускорена работа базы данных материалов.
Отказались от параметра Delta для непроходящих штуцеров с накладными кольцами.
Расчет угола наклона стенки конической обечайки выведен в интерфейс программы.
Исправлено расположение наклонных штуцеров в днищах.
Путь пользовательского шаблона отчета сохраняется при выходе.

Версия Штуцер МКЭ 2.12.0.0 (24.02.2016)

Расширены границы расположения штуцеров на днищах.
Расчет конических переходов и днищ уточнен благодаря учащению разбивки КЭ.
Доступна работа на китайском языке.
Добавлен расчет коэффициентов интенсификации напряжений.
Добавлен расчет коэффициентов гибкости.

Версия Штуцер МКЭ 2.11.0.1 (28.05.2015)

Устранена ошибка передачи кодировки в Html-отчет.

Версия Штуцер МКЭ 2.11.0.0 (26.05.2015)

Расчет жесткости в месте врезки выполняется для любой конфигурации модели.
Добавлена возможность оценки прочности в соответствии с ASME VIII Div. 1.
Добавлена возможность расчета на прочность конических переходов и днищ от действия давления и внешних нагрузок в условиях сероводородсодержащих сред.
Появился дополнительный критерий σ1+σ2+σ3<=4[σ] для оценки прочности по ASME VIII Div. 1,2.
База данных материалов пополнена свойствами из таблиц 1A, 1B (ASME II Part D (Metric)).

Версия Штуцер МКЭ 2.10.0.0 (26.09.2014)

Добавлена возможность расчета на прочность конических переходов и днищ от действия давления и внешних нагрузок.
Добавлена возможность оценки прочности по нормативному документу JB 4732−1995.
База данных материалов пополнена основными материалами из китайских стандартов (JB 4732−1995 и GB 713−2008), материалами труб по ТУ 14−3Р-55−2001.

Версия Штуцер МКЭ 2.9.0.0 (02.12.2013)

Добавлена возможность оценки прочности по нормативным документам ASME VIII Div. 2 и EN 13  445−3.
Добавлена возможность расчета штуцеров с утолщением нижней части патрубка.
Помимо расчета жесткости (податливости) на краю патрубка добавлена возможность их расчета в месте врезки.
База данных материалов пополнена основными материалами из европейских стандартов (EN Standards).
База данных материалов ASME II дополнена допускаемыми напряжениями по табл. 5 (используются для оценки прочности по ASME VIII Div. 2).

Версия Штуцер МКЭ 2.8.0.4 (14.06.2013)

Устранены ошибки сохранения настроек обновления.
База данных материалов расширена свойствами материалов по ПНАЭ Г-7−002−86, ОСТ 26−01−858−94, СТО 220  227−006−2010, ГОСТ Р 54  522−2011.

Версия Штуцер МКЭ 2.08 (26.07.2012)

Добавлена расчетная модель для оценки прочности и жесткости врезки патрубков в стенки вертикальных резервуаров, содержащая, в том числе, патрубки с усиливающим листом до днища.
Добавлена возможность расчета монтажных штуцеров (цапф).
Введена новая база данных материалов, содержащая как отечественные марки, так и материалы по ASME.
Внедрена система автоматического обновления версий программы.

Версия Штуцер МКЭ 2.07 (02.09.2011)

Добавлена возможность создания отчетов в формате RTF, как на основе шаблона, оформленного в соответствии с ЕСКД, так и в свободной форме. Доступна дальнейшая работа с отчетом в MS Word.
Проведено уточнение разбивки отбортовки и цилиндрического участка днищ со смещенным штуцером.