Розробка методів розрахунку напруженого стану трубопроводів з урахуванням геометричної нелінійності - Автореферат

Розробка методів розрахунку напруженого стану трубопроводів з урахуванням геометричної нелінійностіСлід відзначити, що лише за винятком дуже простих задач про визначення напружено-деформованого стану (НДС) трубопроводів в середовищі, всі задачі необхідно розвязувати в геометрично нелінійній постановці, тобто для наперед невідомої геометрії осі трубопроводу. Щодо втрати стійкості, де важливо знати критичне осьове навантаження, при якому відбувається втрата стійкості трубопроводу, то, наприклад, нормативний документ «СНИП-85» регламентує проведення розрахунку на втрату стійкості, але не містить жодних практичних рекомендацій по визначенню критичної сили, а приведені в літературі способи її знаходження побудовані на класичному рішенні Ейлера про стійкість стиснутого стержня. Якщо розглянути чисельні схеми розрахунку, то існує дуже багато програмних комплексів для аналізу напружено-деформованого стану не тільки плоских (вся нитка трубопроводу знаходиться в одній площині), а навіть й тривимірних трубопроводів на «повітрі» (без взаємодії з середовищем), але лише деякі програмні комплекси можуть вирішувати задачі визначення НДС трубопроводу в середовищі. Якщо розглядати трубопровід як оболонку, то великий інтерес у дослідників викликає задача Сен-Венана (всі поперечні перерізи оболонки знаходяться одинаковому навантаженому стані) в геометрично нелінійній постановці. Робота була виконана в рамках проекту «Створення системи моніторингу напруженого стану і переміщень підземного трубопроводу, що знаходиться в складних геотермічних умовах (переміщення, випучування й просідання ґрунтів, нагрівання, дія виштовхувальних сил) з врахуванням геометричної та фізичної нелінійності» цільової комплексної програми НАН України «Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин» (Державний Реєстраційний Номер 0106U005747) та бюджетної теми Д5/5 (Державний Реєстраційний Номер 0102U003374) «Розробка методів розрахунку геометрично і фізично нелінійних гнучких стержнів і довгих тороподібних оболонок, що знаходяться в довільних середовищах, з метою аналізу впливу зміщення цих середовищ на напружений стан і втрату стійкості трубопроводів».Наведено класифікацію геометричної нелінійності при розрахунку напружено-деформованого стану трубопроводів, яка складається з чотирьох рівнів. Обговорюються геометрично нелінійні задачі для трубопроводу як стержня. Розглянуто геометрично нелінійні задачі для трубопроводу як оболонки. Розглядається трубопровід, що лежить в одній площині, і формулюються постановочні диференціальні залежності для наперед невідомої геометрії нитки трубопроводу. 1, де по осі ординат відкладено зусилля реакції ґрунту (у випадку вертикальних переміщень), по осі абсцис - різниця переміщень трубопроводу та ґрунту .Тут є локальною системою полярних координат у поперечному перерізі, а x, y - локальні декартові координати, вісь спрямована по лінії, що зєднує центр тороїда (точка O) із центром поперечного перерізу (точка ). Алгоритм розвязку задачі полягає у окремому розгляді навантажень у площині поперечного перерізу оболонки та у перпендикулярному до нього напрямку і ґрунтується на поняттях базового та коректуючого розвязків. З допомогою перехідної системи рівнянь виражаємо всі геометричні та силові параметри «верхньої» точки поперечного перерізу через всі силові та геометричні параметри «нижньої» точки: 4. В даному розділі також розглядається задача по визначенню коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) в згині з двома симетричними поздовжніми поверхневим тріщинами, навантаженого згинальним моментом. Аналіз процесу протягування за допомогою розробленої чисельної процедури дав можливість визначити основні фактори, які впливають на процес протягування (нерівномірність розподілу поперечних навантажень на ОНК, інтервал розміщення ОНК, висота ОНК, укріплення початку дюкера, врахування можливості виникнення ефекту натягнутого троса, рівень заливу рідини в кожусі) та провести їх оптимізацію.

Основний зміст роботи