Динамической нагруженности

Исходя из сказанного, в натурных условиях при установлении динамической надежности конструкции с точки зрения обеспечения нормальной работы турбогенератора важно не абсолютное значение амплитуд, а отношение амплитуд вибраций подшипников Ап и амплитуд вибраций фундамента Аф:

Исходя из сказанного, целесообразно перейти от понятия о допускаемой амплитуде вибраций к новому критерию динамической надежности — коэффициенту вибраций.

3-1. Критерий динамической надежности фундамента и возмущающие силы................... 75

Расчет фундаментов турбогенераторов должен сопровождаться проверкой на резонанс и расчетом на вынужденные колебания для обеспечения динамической надежности и определения нагрузок на фундаменты. Такой расчет позволяет получить достаточно полную картину работы фундамента под динамической нагрузкой.

3-1. КРИТЕРИЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ФУНДАМЕНТА И ВОЗМУЩАЮЩИЕ СИЛЫ

В силу односторонней оценки вибраций или условных допущений, лежащих <в основе их определения, нормированные величины двойных амплитуд не могут являться надежным критерием оценки динамической надежности работы фундамента как осноеаиия машины. Между тем нужно было установить критерий надежности фундамента как основания машины.

В натурных условиях при установлении динамической надежности конструкции с точки зрения обеспечения нормальной работы турбогенератора важно не абсолютное значение амплитуд, а отношение амплитуд вибраций подшипников Лп и амплитуд вибраций фундамента Лф:

Все сказанное диктует необходимость отказа от нормирования динамической надежности фундамента по допускаемой амплитуде вибраций и побуждает принять в качестве норматива коэффициент вибрации.

Введение нами новой оценки вибрационного состояния фундамента при помощи коэффициента вибрации, величина которого не связана с применяемой методикой расчета и определяется путем строгой обработки методами теории вероятностей большого .количества опытных данных, может служить критерием оценки динамической надежности фундамента.

-После этого по методике, изложенной в § 1-3, определяется частота собственных колебаний. Сопоставляя их расположение по отношению к рабочей частоте колебаний машины, выносят суждение о динамической надежности фундамента. Необходимо обеспечить достаточное удаление спектра частот собственных колебаний от резонансной зоны.

После выполнения описанного расчета проводят расчет на вынужденные колебания. По указаниям § 3-1 находят величину возмущающих сил, а затем по данным j§ 3-3 и 3-4 отыскивают формы собственных колебаний и устанавливают направление возмущающих сил. Далее в соответствии с § 3-5 вычисляют амплитуды вынужденных колебаний. Определив величину последних в соответствии с § 3-1, отыскивают величину критерия динамической надежности, что является второй,

Разработки общетеоретических статических и динамических проблем теории упругости, пластичности и строительной механики сосредоточиваются в институтах механики Академии наук СССР и республиканских академий наук и на факультетах механики Московского и Ленинградского университетов. Теоретические и экспериментальные исследования по динамической нагруженности, экспериментальным вопросам упругости и критериям статического и циклического разрушения ведутся Институтом машиноведения в Москве; критерии несущей способности деталей и прочности материалов разрабатываются Институтом механики, Институтом проблем материаловедения и Институтом электросварки Академии наук УССР, Институтом металлургии им. Байкова и другими организациями.

Как и в рассмотренных в предыдущих главах задачах анализа, для продуктивной постановки задач динамического синтеза важное значение имеет выбор адекватных расчетных моделей. Модели динамического синтеза укрупненно можно дифференцировать в зависимости от достигаемых целей следующим образом: многомерные модели цепного типа, подверженные возмущениям с широкополосовым частотным спектром, для решения задач динамического синтеза по критериям динамической нагруженности или по критериям частотной отстройки [28, 31]; модели с направленными звеньями для решения задач синтеза по критериям устойчивости и качества системы автоматического регулирования скорости машинного агрегата [28, 29]; модели для решения задач динамического синтеза по критериям, учитывающим ограниченный характер возбуждения или управления [22, 28, 1093.

Здесь Qj — регламентированное значение динамической нагрузки в у'-м элементе силовой цепи, М, — максимальное значение динамической нагрузки в у'-м элементе силовой цепи текущего структурно-параметрического варианта. Форма (15.11) критериев динамического качества элементов силовой цепи машинного агрегата требует на каждом шаге оптимизационной процедуры (15.4) синтеза оценки только максимального уровня динамической нагруженности силовой цепи, что осуществляется по формулам гл. III. Использование указанных локальных критериев эффективности требует оценки общего уровня колебаний во всем эксплуатационном скоростном диапазоне двигателя с учетом длительности использования различных отрезков этого диапазона и вариаций нагрузочных режимов в пределах каждого из отрезков [28, 78].

Решение задач оптимального параметрического синтеза машинных агрегатов по критериям динамической нагруженности элементов силовой цепи и устойчивости системы автоматического регулирования скорости двигателя, а также задачи частотной отстройки и других на основе изложенных в § 15 подходов связано с необходимостью выполнения многовариантных расчетов собственных спектров оптимизируемых моделей. В таких задачах решение проблемы собственных спектров параметрически варьируемых моделей представляет собой основную по вычислительной трудоемкости процедуру, особенно для расчетных моделей большой размерности. Эффективный систематический алгоритм решения указанной проблемы параметрического синтеза можно построить на основе эквивалентных структурных преобразований сложных динамических моделей (см. гл. III). 17*

когда все конкурентные структурные варианты синтезируемой системы считаются равноценными по любым признакам, кроме основного (например, по динамической нагруженности элементов силовой цепи). Результаты синтеза на основе структурной целевой функции (17.3) обычно не являются окончательными и корректируются неформальными приемами в большинстве случаев на основе экспертных оценок [28].

В связи с этим задачей глобального динамического синтеза является обеспечение исключения резонансных зон, порождаемых указанной собственной формой, из рабочего скоростного диапазона двигателя. Обычно такая задача решается посредством выбора соответствующей характеристики сочленяющего соединения с учетом ограничений (18.21). При этом следует стремиться, чтобы собственная форма с частотой &! эквивалентной Tql - модели составного машинного агрегата характеризовалась незначительным уровнем по второй нормальной координате, соответствующей частоте Р^а> частной модели машины. Тогда в качестве скалярного критерия эффективности, оценивающего уровень динамической нагруженности силовой цепи машинного агрегата, при решении рассматриваемой задачи синтеза может быть принят максимальный упругий момент или усталостное повреждение сочленяющего соединения. В общем случае возможны ситуации, когда по конструктивно-компоновочным условиям величина Се ограничена сверху сильнее, чем по неравенству (18.21). Это может привести к необходимости использования динамических корректирующих устройств в связи с проявлением эффекта ограниченного возбуждения в пусковом скоростном диапазоне двигателя или вследствие осцилляционной активности машинного агрегата как механического объекта регулирования САР скорости [21, 28, 1081.

Модели класса I отнесем к четырем модификациям. К модификации 1 отнесем простейшую модель, для которой формула (1.49) примет вид 0—П—0. В этой модели все звенья приняты неупругими, поэтому описание динамических явлений здесь не выходит за рамки кинетостатических представлений, свойственных классической теории механизмов и машин. Кинетостатическая модель дает исходную информацию об уровне динамической нагруженности механизма и нередко с успехом используется для синтеза механизма на предварительном этапе. Однако для быстроходных цикловых механизмов результаты, полученные на основе анализа этой модели, могут служить лишь в качестве «идеальных» характеристик, дающих представление не столько о реальных динамических нагрузках звеньев, сколько об уровне возмущений, вызывающих эти нагрузки.

В настоящей книге наиболее подробно освещены методы и результаты решения сложных задач термомеханической, сейсмической и динамической нагруженности (в том числе при ограниченной исходной информации) с учетом сложившихся к настоящему времени подходов (в том числе и нормативных в СССР и за рубежом) к расчетному анализу напряжений в ВВЭР, основанных на уравнениях и формулах сопротивления материалов, теории оболочек и пластин. При этом преимущественное использование получили результаты совместных разработок Института машиноведения им. А.А. Бла-гонравова и ОКБ "Гидропресс", выполненных ими при сотрудничестве с большим числом отечественных и зарубежных организаций, занимавшихся проектированием, созданием и эксплуатацией АЭС с реакторами типа ВВЭР-210, ВВЭР-365, ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Главы 1 и 2 настоящей книги написаны Н.А. Махутовым, В.В. Стекольниковым, Н.И, Пригоровским, глава 3 - М.Н. Двересом, В.А. Петушковым, А.В. Фоминым, Н.А. Махутовым, глава 4 - М.Н. Двересом, В.А. Петушковым, А.В. Фоминым, В.В. Стекольниковым, глава 5 - В.А. Петушковым, Н.А. Махутовым, глава 6 - В.А. Петушковым, Н.А. Махутовым, К.В. Фроловым, В.В. Стекольниковым, глава 7 - Н.А. Махутовым, В.А. Петушковым, М.Н. Двересом. В подготовке настоящей книги принимали участие М.Л. Дайчик, А.Н. Романов, Г.Х. Хуршудов.

§ 3. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ

Из решения задачи гидродинамики и теплопереноса (3.26) — (3,34) определяются расход теплоносителя в контуре и параметры теплоносителя (распределение скоростей, температур и давления) , которые затем используются для исследования термо механической и динамической нагруженности оборудования первого контура АЭС. Расчет температурных полей и соответствующих напряженных состояний, возникающих в оборудовании вследствие теплообмена с теплоносителем и окружающей средой, приведен в гл. 5. Анализу полей и напряжений от силовых воздействий, определяемых в пределах каждого контрольного объема в соответствии с выражением

Численное моделирование нагруженности. Численное моделирование рассмотренных выше условий эксплуатации АЭС, термомеханической и динамической нагруженности ее оборудования заключается в последовательном решении краевых задач гидродинамики и теплопереноса (3.26) -(3.34), несвязанных неизотермических динамических в общем случае краевых задач термоупругости или термопластичности. Последние в зависимости от используемых методов решения могут быть представлены в локальной форме в виде дифференциальных уравнений, в вариационной или интегральной форме.