Riassunto analitico
Questo lavoro vuole essere una panoramica sulle potenzialità offerte dall’ ASME BPVC.VIII.2-2019 ANNEX 5-E nei riguardi della tecnica di omogeneizzazione costitutiva per piastre forate, col grande vantaggio di ricreare modelli FEM più semplici ma altrettanto accurati e permettere una progettazione/verifica più agevole e computazionalmente più economica, il cui vantaggio nel suo uso è ben visibile qualora si abbia a che fare con grandi piastre tubiere con migliaia di tubi, tipiche del settore della caldareria. Il lavoro fin qui svolto passa attraverso una validazione della già citata ANNEX 5-E attraverso il confronto di un modello FEM 3D forato di piastra tubiera con i relativi modelli costitutivi equivalenti di tipo 3D (solido equivalente) e 2D assialsimmetrico (modello assialsimmetrico equivalente). I modelli costitutivi equivalenti sono ricreati per mezzo della compilazione della matrice di rigidezza, essendo i solidi equivalenti non isotropi, secondo la metodologia descritta in ASME BPVC.VIII.2-2019 ANNEX 5-E. tramite i coefficienti correttivi forniti dalla normativa è possibile, partendo dallo stato tensionale del solido equivalente, calcolare le tensioni reali del modello geometrico reale. Attraverso il confronto grafico tra le deformazioni (o spostamenti) e tra le tensioni linearizzate reali lungo lo spessore delle piastre è stato infine possibile valutare le differenze percentuali tra i risultati provenienti dai tre diversi modelli e validare la procedura descritta in ASME BPVC.VIII.2-2019 ANNEX 5-E per la creazione di solidi elastici equivalenti di piastre forate.
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Abstract
This work aims to be an overview of the potential offered by the ASME BPVC.VIII.2-2019 ANNEX 5-E in regards to the constitutive homogenization technique for perforated plates, with the great advantage of recreating simpler but equally accurate FEM models and allowing a design / easier and computationally cheaper verification, the advantage of which in its use is clearly visible when dealing with large tube sheets with thousands of tubes, typical of the boiler industry. The work carried out up to now passes through a validation of the aforementioned ANNEX 5-E through the comparison of a 3D perforated tube sheet FEM model with the related equivalent 3D (equivalent solid) and 2D (axisymmetric equivalent model) constitutive models. The equivalent constitutive models are recreated by means of the compilation of the stiffness matrix, as the equivalent solids are not isotropic, according to the methodology described in ASME BPVC.VIII.2-2019 ANNEX 5-E. using the corrective coefficients provided by the standard it is possible, starting from the stress state of the equivalent solid, to calculate the real stresses of the real geometric model. Through the graphic comparison between the deformations (or displacements) and between the real linearized stresses along the thickness of the plates, it was finally possible to evaluate the percentage differences between the results from the three different models and validate the procedure described in ASME BPVC.VIII.2 -2019 ANNEX 5-E for the creation of elastic solids equivalent of perforated plates.
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