RU2275609C2 - Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing - Google Patents
Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2275609C2 RU2275609C2 RU2004111001/28A RU2004111001A RU2275609C2 RU 2275609 C2 RU2275609 C2 RU 2275609C2 RU 2004111001/28 A RU2004111001/28 A RU 2004111001/28A RU 2004111001 A RU2004111001 A RU 2004111001A RU 2275609 C2 RU2275609 C2 RU 2275609C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casing
- tube
- subsystem
- stiffness
- data
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Данное изобретение в общем относится к закрытым кожухом гофрированным трубкам, в частности к методам моделирования для прогнозирования характеристик собственной частоты в системах трубок, в состав которых входят закрытые кожухом гофрированные трубки.This invention generally relates to casing corrugated tubes, in particular to modeling methods for predicting the natural frequency characteristics in tube systems, which include casing corrugated tubes.
Закрытые кожухом трубки или уплотненные шаровые шарнирные соединения часто используются в трубопроводных системах газотурбинного двигателя для соединения соседних участков трубок с идущей в них текучей средой, между которыми требуется шарнирное соединение. Закрытые кожухом гофрированные трубки обеспечивают гибкое соединение, предотвращающее утечку проходящей по нему текучей среды, несмотря на возможную подвижность между соседними участками трубок. Эта подвижность может быть вызвана, например, тепловым расширением в трубопроводной системе во время работы двигателя.Sheathed tubes or sealed ball joints are often used in piping systems of a gas turbine engine to connect adjacent portions of the tubes to a fluid flowing therethrough, between which an articulation is required. The corrugated tubes closed by a casing provide a flexible connection that prevents leakage of fluid passing through it, despite possible mobility between adjacent sections of the tubes. This mobility may be caused, for example, by thermal expansion in the piping system during engine operation.
Закрытые кожухом гофрированные трубки обычно находятся в разных местоположениях в двигателе и вокруг него. Для конструирования закрытых кожухом гофрированных трубок и соответствующего оборудования, которые должны выдерживать значительные напряжения циклических усталостных нагрузок (ЦУН), методы моделирования применяются для прогнозирования характеристик собственной частоты в трубопроводных системах, имеющих компоненты с закрытыми кожухом гофрированными трубками. Известные методы моделирования используют аналитические модели, которые приближают характеристику собственной частоты закрытой кожухом гофрированной трубки к данным заводских испытаний. Эти данные испытаний обычно получают испытанием составляющей статической жесткости. Данные о статической жесткости вводят в аналитические модели путем присвоения пружинной постоянной различным пружинным элементам, которые в аналитических моделях представляют закрытую кожухом гофрированную трубку. Пружинные элементы обеспечивают входные данные о жесткости гофрированной трубки для аналитического определения характеристики собственной частоты системы. Поскольку характеристика собственной частоты закрытой кожухом гофрированной трубки основывается на данных испытаний статической жесткости, поэтому возможности аналитических моделей для точной оценки характеристики собственной частоты закрытой кожухом гофрированной трубки потенциально ограничены.Enclosed corrugated tubes are typically located at different locations in and around the engine. To design corrugated tubes enclosed by a casing and associated equipment that must withstand significant stresses of cyclic fatigue loads (CUN), modeling methods are used to predict the natural frequency characteristics in pipeline systems having corrugated tubes enclosed components. Known modeling methods use analytical models that approximate the characteristic of the natural frequency of the corrugated tube closed by the casing to the factory test data. These test data are usually obtained by testing the static stiffness component. Data on static stiffness is introduced into analytical models by assigning a spring constant to various spring elements, which in analytical models represent a corrugated tube closed by a casing. The spring elements provide input data on the stiffness of the corrugated tube for the analytical determination of the characteristic of the natural frequency of the system. Since the characteristic of the natural frequency of the corrugated tube closed by the casing is based on the data of static stiffness tests, therefore, the possibilities of analytical models for accurate estimation of the natural frequency characteristic of the corrugated tube closed by the casing are potentially limited.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В приводимом в качестве примера осуществлении система моделирования точно прогнозирует собственную амплитудно-частотную характеристику в подсистемах трубок, в состав которых входят компоненты закрытой кожухом гофрированной трубки. Эта система моделирования характеризует закрытую кожухом гофрированную трубку с помощью стандартного геометрического элемента, содержащего заданный коэффициент жесткости, который основывается на данных составляющей динамической жесткости, а не на данных испытаний составляющей статической жесткости. В приводимом в качестве примера осуществлении эта система моделирования характеризует закрытую кожухом гофрированную трубку с помощью стандартного геометрического элемента, являющегося элементом трубки, который включает в себя прикладной коэффициент гибкости; и эта система моделирования определяет коэффициент гибкости методом регрессии. Приводимое в качестве примера уравнение регрессии учитывает диаметр системы трубок, шаг гофрирования, рабочее давление системы, входные данные работы динамической системы. Система моделирования рентабельно и надежно помогает выработке точного прогнозирования собственной амплитудно-частотной характеристики в подсистемах трубок, которые включают в себя компоненты закрытой кожухом гофрированной трубки.In an exemplary embodiment, the simulation system accurately predicts its own amplitude-frequency response in the tube subsystems, which include components of a corrugated tube sheathed by a casing. This modeling system characterizes a corrugated tube closed by a casing using a standard geometric element containing a given stiffness coefficient, which is based on data of the dynamic stiffness component, and not on the data of the static stiffness component tests. In an exemplary embodiment, this modeling system characterizes a sheathed corrugated tube using a standard geometric element, which is a tube element that includes an applied coefficient of flexibility; and this modeling system determines the coefficient of flexibility by regression. The regression equation given as an example takes into account the diameter of the tube system, the corrugation pitch, the operating pressure of the system, and the input data of the dynamic system. The simulation system cost-effectively and reliably helps in the development of accurate prediction of the intrinsic amplitude-frequency response in the tube subsystems, which include the components of the corrugated tube closed by the casing.
Перечень чертежейList of drawings
Фиг.1 - схематическое изображение вида спереди подсистемы трубок, в состав которой входят несколько закрытых кожухом гофрированных трубок.Figure 1 is a schematic front view of a tube subsystem, which includes several corrugated tubes enclosed by a casing.
Фиг.2 - боковая проекция, с частичным вырезом, закрытой кожухом гофрированной трубки, используемой в подсистеме трубок, показанной на фиг.1.Figure 2 is a side view, with a partial cutout, closed by the casing of the corrugated tube used in the tube subsystem shown in figure 1.
Фиг.3 - блок-схема способа моделирования амплитудно-частотной характеристики в подсистемах трубок, таких как подсистема трубок согласно фиг.1.FIG. 3 is a flowchart of a method for modeling an amplitude-frequency characteristic in a tube subsystem, such as a tube subsystem according to FIG.
Описание предпочтительного варианта реализации изобретенияDescription of a preferred embodiment of the invention
Фиг.1 схематически изображает вид спереди подсистемы 10 трубок, имеющей несколько закрытых кожухом гофрированных трубок 12. Подсистема 10 трубок в радиальном направлении от газотурбинного двигателя 14 прикреплена с помощью штыревых концевых звеньев 16. Штыревые концевые звенья 16 проходят в радиальном направлении от наружной поверхности 20 корпуса 22 двигателя. Каждое концевое штыревое звено 16 включает круглую скобу 24 для прикрепления к подсистеме 10 трубок.Figure 1 schematically depicts a front view of a tube subsystem 10 having a plurality of
Подсистема 10 трубок содержит несколько участков 30 трубок, соединенных вместе и образующих канал для потока. Каждая скоба 24 штыревого звена прикреплена к одному из участков 30 трубок и крепит каждый участок 30 трубки к корпусу 22 двигателя. Каждая закрытая кожухом гофрированная трубка 12, описываемая более подробно ниже, соединена с возможностью осуществления сообщения посредством текущей среды между соседними участками 30 трубок и обеспечивает гибкое соединение, имеющее по существу герметичное угловое расположение между соседними участками трубок 30. Помимо этого, гофрированная трубка 12 обеспечивает гибкость для подсистемы 10 трубок, которая может потребоваться для физического отклонения секций 30 трубок, для обеспечения более удобной установки других компонентов (не показаны) двигателя 14 и учета теплового расширения секций 30 трубок во время работы двигателя.The subsystem 10 tubes contains several sections of 30 tubes connected together and forming a channel for flow. Each bracket 24 of the pin link is attached to one of the sections 30 of the tubes and fastens each section 30 of the tube to the housing 22 of the engine. Each casing of the
Фиг.2 изображает боковую проекцию, с частичным вырезом, закрытой кожухом гофрированной трубки 12, используемой для соединения первой трубки 34, сообщающейся посредством текучей среды со второй трубкой 36. Закрытая кожухом гофрированная трубка 12 предотвращает утечку текучей среды между соседними трубками 34 и 36 и при этом обеспечивает возможность шарнирной подвижности между трубками 34 и 36. Первая трубка 34 имеет первый диаметр 37, и вторая трубка 36 имеет второй диаметр 38.FIG. 2 is a side view, partially cut away, of a casing of
Закрытая кожухом гофрированная трубка 12 имеет трубчатый наружный кожух 40, который частично окружает соосный трубчатый внутренний кожух 42. Внешний кожух 40 сплошной и имеет первый конец 44, встроенный цилиндрический рукав 46 для прикрепления к первой трубке 34. Кожух 40 также имеет второй конец 48, встроенное вогнутое сферическое кольцо 50.The enclosed
Внутренний кожух 42 на первом конце 52 имеет цилиндрический рукав 54 для прикрепления ко второй трубке 36. Кожух 42 имеет второй конец 56, встроенное сферическое выпуклое кольцо 58. Наружный диаметр (не показан) выпуклого кольца 58 приблизительно равен внутреннему диаметру (не показан) вогнутого кольца 50, и поэтому выпуклое кольцо 58 внутреннего кожуха находится в скользящем контакте с вогнутым кольцом 50 внешнего кожуха.The
Трубчатая гофрировка 74 соосна с центральной осью внутреннего и внешнего кожухов (не показана). Гофрировка 74 находится между внутренним кожухом 42 и втулкой 75 гофрировки, позволяя первой и второй трубкам 34 и 36 соответственно герметично соединяться, при этом обеспечивая ограниченное шарнирное перемещение между ними. Гофрировка 74 содержит совокупность отделенных друг от друга осевым интервалом изгибов 76, которые обеспечивают гибкое уплотнение между внутренними и внешним кожухами 42 и 40 соответственно. Соответствующие части соседних изгибов 76 определяют шаг 80 гофрирования 74.The
Фиг.3 показывает блок-схему 100 способа моделирования амплитудно-частотной характеристики в подсистемах трубок, таких как подсистема 10 трубок (показанная на фиг.1), содержащая закрытую кожухом гофрированную трубку 12 (показана на фиг.1 и 2). Способ можно осуществить с помощью компьютера (не показан), такого как персональный компьютер или рабочая станция, содержащий интерфейс (не показан), такой как клавиатура; и дисплей, процессор и запоминающее устройство.FIG. 3 shows a
Сначала выбирают входные значения на этапе 110, указывающие характеристики подсистемы трубок. В частности, выбирают значения для входных данных на этапе 114 о динамическом рабочем состоянии и входные данные на этапе 116 о геометрии закрытой кожухом гофрированной трубки. В приводимом в качестве примера осуществлении входные данные на этапе 114 динамического рабочего состояния включают в себя, по меньшей мере, данные о рабочем давлении и вибрационной обстановке подсистемы 10 трубок (показанной на фиг.1 и 2), а входные данные на этапе 116 о закрытой кожухом гофрированной трубке содержат данные о шаге 80 гофрирования (показанной на фиг.2) и о соответствующих друг другу диаметрах 37 и 38 гофрированной трубки (показанных на фиг.2). Эти входные данные на этапе 114 и 116 выбираются, например, оператором.First, input values are selected in
Затем определяют на этапе 120 коэффициент жесткости для анализируемой подсистемы 10 трубок. Вместо моделирования закрытых кожухом гофрированных трубок 12 (показанной на фиг.1 и 2) как пружинных элементов, включающих в себя заданную жесткость пружины, основанную на данных испытаний составляющей статической жесткости, закрытую кожухом гофрированную трубку 12 характеризуют с помощью стандартного геометрического элемента, который включает в себя заданный коэффициент жесткости, определенный на основании данных испытаний составляющей динамической жесткости. Коэффициент жесткости является конечными входными данными элемента, которые можно выборочно скорректировать сообразно динамической жесткости конкретного элемента закрытой кожухом гофрированной трубки. Коэффициент жесткости определяют на этапе 120 с помощью уравнения регрессии, которое учитывает диаметр 37 и 38 подсистемы трубок, рабочее давление системы, шаг 80 гофрирования и рабочие входные данные динамической системы.Then, the stiffness coefficient for the analyzed subsystem 10 of the tubes is determined in
Уравнение регрессии основывается на данных испытаний динамической жесткости, полученных в результате испытаний нескольких разных конфигураций закрытой кожухом гофрированной трубки. Каждую отличающуюся от других конфигурацию закрытой кожухом гофрированной трубки можно аналитически смоделировать для выведения определенного коэффициента жесткости для данной определенной конфигурации закрытой кожухом гофрированной трубки и создать аналитическую модель подсистемы трубок. Уравнение регрессии для коэффициента жесткости можно использовать для широкого диапазона размеров и рабочих условий подсистемы трубок, отражающих данные испытаний динамической жесткости, на которых основано моделирование. В аналитической модели подсистемы трубок соответствующим коэффициентом жесткости являются входные данные 124 для элемента стандартной геометрии гофрированной трубки.The regression equation is based on dynamic stiffness test data obtained from tests of several different configurations of a corrugated tube closed by a casing. Each configuration of a corrugated tube closed by a casing can be analytically modeled to derive a specific stiffness coefficient for a given specific configuration of a corrugated tube closed by a casing and an analytical model of the tube subsystem can be created. The regression equation for the stiffness coefficient can be used for a wide range of sizes and operating conditions of the tube subsystem, which reflect the dynamic stiffness test data on which the simulation is based. In the analytical model of the tube subsystem, the corresponding stiffness coefficient is the
В приводимом в качестве примера осуществлении закрытая кожухом гофрированная трубка 12 характеризуется элементом стандартной геометрии, т.е. трубчатым элементом, содержащим коэффициент жесткости, который является прикладным коэффициентом гибкости. Коэффициенты гибкости были определены с помощью итерационной схемы, которая оптимизировала коэффициенты гибкости путем согласования собственной амплитудно-частотной характеристики трубчатых элементов в анализе конечного элемента с собственными амплитудно-частотными характеристиками согласно данным испытания вибрационной составляющей. Коэффициенты гибкости, заданные стандартным трубчатым элементам, изменяли с нарастающим увеличением, пока аналитическая собственная амплитудно-частотная характеристика не сравнялась с собственной амплитудно-частотной характеристикой испытываемого компонента, имеющего закрытую кожухом гофрированную трубку. Например, в одном осуществлении закрытая кожухом гофрированная трубка трехдюймового диаметра, отцентрированная на двенадцатидюймовом консольном прямом участке трубки (не показан) в системе под приблизительным давлением 100 фунтов/кв. дюйм, приблизительно в постоянных условиях вибрации 2g, имела собственную амплитудно-частотную характеристику, равную 166 Гц. Испытываемый компонент был смоделирован с помощью анализа конечного элемента, в результате которого было определено, что при заданном коэффициенте гибкости около 0,328 аналитическая модель дала ту же характеристику собственной частоты, что и объект испытаний приблизительно в одинаковых рабочих условиях.In an exemplary embodiment, the enclosed
Аналитическую модель подсистемы трубки затем решают на этапе 130, для определения или прогнозирования на этапе 132 собственной амплитудно-частотной характеристики подсистемы трубок. Поэтому в связи с тем, что облегчено получение более точных оценок динамических характеристик закрытой кожухом гофрированной трубки, подсистемы с закрытыми кожухом гофрированными трубками можно конструировать с большей надежностью.The analytical model of the tube subsystem is then decided at
В одном осуществлении трубчатой подсистемой является система охлаждения (не показана) авиадвигателя CF34-8, изготовленная компанией General Electric Aircraft Engines, Cincinnati, Ohio; и прогнозируются 132 собственные амплитудно-частотные характеристики системы трубок авиадвигателя CF34-8. Уравнение регрессии использует входные данные 114 вибрационной обстановки, рабочие давления 114, диаметры 37 и 38 системы трубок и данные 80 о шаге гофрирования для определения 120 коэффициентов гибкости для элементов 12 с гофрированной трубкой, содержащихся в трубопроводной системе авиадвигателя CF34-8. Уравнение регрессии определяет на этапе 120 коэффициенты гибкости, заданные трубчатым гофрированным элементам. Решение анализа конечного элемента дает собственную амплитудно-частотную характеристику трубопроводной системы авиадвигателя CF34-8 для определенной вибрационной обстановки двигателя. Получаемая собственная амплитудно-частотная характеристика помогает определить местоположения для опор трубопроводов.In one embodiment, the tubular subsystem is a cooling system (not shown) of a CF34-8 aircraft engine manufactured by General Electric Aircraft Engines, Cincinnati, Ohio; and 132 inherent amplitude-frequency characteristics of the CF34-8 aircraft engine tube system are predicted. The regression equation uses the
Описываемый выше способ моделирования рентабелен и точен. Способ моделирования моделирует и прогнозирует жесткость закрытой кожухом гофрированной трубки с помощью уравнения регрессии. Уравнение регрессии, основанное на данных испытаний динамической жесткости по нескольким конфигурациям закрытой кожухом гофрированной трубки, позволяет охарактеризовать закрытую кожухом гофрированную трубку с помощью элемента стандартной геометрии, включающего в себя заданный коэффициент жесткости, основанный на данных испытаний динамической жесткости. Поэтому этот способ моделирования обеспечивает возможность рентабельного и надежного прогнозирования собственных амплитудно-частотных характеристик в подсистемах трубок, которые содержат компоненты с закрытыми кожухом гофрированными трубками.The modeling method described above is cost-effective and accurate. A simulation method models and predicts the stiffness of a corrugated tube closed by a casing using the regression equation. The regression equation based on dynamic stiffness test data for several configurations of the corrugated tube closed by the casing allows one to characterize the corrugated tube closed by the casing using a standard geometry element that includes a given stiffness coefficient based on dynamic stiffness test data. Therefore, this modeling method provides the possibility of cost-effective and reliable prediction of the own amplitude-frequency characteristics in the tube subsystems, which contain components with corrugated tubes closed by the casing.
Несмотря на то что изобретение описывается в виде различных определенных осуществлений, специалистам в данной области техники будет ясно, что изобретение можно осуществить и с изменениями в рамках концепции и объема формулы изобретения.Although the invention is described in the form of various specific implementations, it will be clear to those skilled in the art that the invention can also be implemented with changes within the concept and scope of the claims.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004111001/28A RU2275609C2 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004111001/28A RU2275609C2 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004111001A RU2004111001A (en) | 2005-03-20 |
RU2275609C2 true RU2275609C2 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=35454043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004111001/28A RU2275609C2 (en) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2275609C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467306C2 (en) * | 2006-03-07 | 2012-11-20 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Characterisation method of resistance to fatigue stresses of part, starting from its surface profile |
-
2001
- 2001-09-13 RU RU2004111001/28A patent/RU2275609C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467306C2 (en) * | 2006-03-07 | 2012-11-20 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Characterisation method of resistance to fatigue stresses of part, starting from its surface profile |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004111001A (en) | 2005-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0718748B2 (en) | Crack detection method for shaft system during operation | |
MX2012007312A (en) | Fatigue resistant thermowell and methods. | |
JP4869554B2 (en) | Method and apparatus for determining the stiffness of a shrouded bellows based on a model | |
JPWO2018179691A1 (en) | Piping diagnosis device, asset management device, piping diagnosis method, and program | |
RU2275609C2 (en) | Modes and arrangement for modeling based on definitions of rigidity of corrugating tubes covered with a casing | |
US7103520B1 (en) | Methods and apparatus for model based shrouded bellows stiffness determinations | |
CN115014647A (en) | Corrugated pipe reliability verification test device | |
JP4808110B2 (en) | Damage assessment method | |
WO2019172455A1 (en) | Pipeline diagnosing device, asset management device, pipeline diagnosing method, and recording medium | |
Chávez et al. | Determining a pressure response function of the hose and sensor arrangement for measurements of dynamic pressure in a dry gas seal film | |
CN114910753B (en) | Acoustic wave transmission device and detection method for GIL fault location | |
US20040117161A1 (en) | Method to optimize pipe load limits on a turbine casing | |
CN117859046A (en) | Temperature measuring device, calibration method and computer program product for non-invasive temperature measurement | |
CA3193458A1 (en) | Coriolis flowmeter and method for operating the coriolis flowmeter | |
Singh | A digital reciprocating compressor simulation program including suction and discharge piping | |
CN113375900A (en) | Method for testing amplitude and frequency response of flow-induced vibration of tube bundle structure | |
Kolb | Experimental characterization of hydraulic system sound | |
Pereboom et al. | Experimental investigation of fluid structure interaction of impeller like disks in super critical carbon dioxide | |
van Beek et al. | Evaluating the vibration performance of a subsea pump module by numerical modelling and full-scale testing | |
CN115358113B (en) | Pulse life calculation method for polytetrafluoroethylene hose for aircraft engine | |
CN113128000B (en) | Method for evaluating stress and rigidity of double-wall pipe flange | |
Noroozi et al. | A novel investigation into the application of non-destructive evaluation for vibration assessment and analysis of in-service pipes | |
Kostarev et al. | Resolving of steam and feed-water piping vibration matter at Loviisa NPP | |
Srinivasan et al. | Characterization of laws of friction in the context of engine blade dynamics | |
Moussa et al. | On the evaluation of dynamic stresses in pipelines using limited vibration measurements and FEA in the frequency domain |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070914 |