РАСЧЕТ ТРЕХСЛОЙНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА НА ПК «ЛИРА»

Цель. В данной статье рассматривается оценка возможности применения трехслойных трубопроводов. Для этого исследуется напряженно-деформированное состояние трехслойных труб при действии внутреннего давления. Самыми крупными в современном мире считаются магистральные трубопроводы. В основном их используют для транспортировки нефти и газа с мест добычи до перерабатывающих предприятий. Трубопроводы предназначены для перемещения жидкости, газов и других сред и, прежде всего, это водопроводы. Как известно, магистральные и технологические трубопроводы являются исключительно металлоемкими сооружениями, на строительство которых расходуются миллионы тонн стали. С другой стороны, одним из главных показателей экономичности магистральных трубопроводов является их расход материала. Магистральные трубопроводы, как правило, имеют большую протяженность, и поэтому необоснованное увеличение расчетной толщины стенок труб хотя бы на 1 мм приводит к перерасходу стали на десятки и даже сотни тысяч тонн. В связи с этим к расчетам магистральных трубопроводов на прочность должно уделяться самое серьезное внимание.

Метод. Расчет проводится численными методами, а именно с помощью метода конечных элементов (МКЭ), реализованного в ПК «ЛИРА».

Результат. Расчет труб выполнен на нагрузку от транспортируемой среды, приложенный к внутреннему контуру трубы. При этом для трехслойной трубы (первый вариант) и для труб второго и третьего вариантов, определялись кольцевые растягивающие напряжения и деформации. Приведены изополя растягивающих и касательных напряжений, построена сравнительная графическая зависимость кольцевых растягивающих напряжений.

Вывод. Полученные численные результаты, показали, что выбранная расчетная схема (вар.1), то есть представление сплошностенчатого сечения трубы в виде трехслойной, является правильной. Расхождения между полученными данными связаны с поворотом сечения по радиусу трубы. В целом результаты расчетов показали возможность применения трехслойной стенки труб для транспортировки различных сред. Работа выполнена при финансовой поддержке грантом Президента Российской Федерации (МК-6112.2018.8).

1. А.Г.Камерштейн, В.В. Рождественский, М.Н. Ручимский – Расчет трубопроводов на прочность. Москва 1963.

2. Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. Справочное пособие. М.: Недра, 1982. - 341 с.

3. Березина И.В., Самойлов Б.В. Особенности расчета профиля магистрального трубопровода большого диаметра. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1976, JS 10, с. 15-17.

4. Бородавкин П.П., Синюков А.М. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1984. - 245 с.

5. Александров А. Я. Куршин Л. М. Трехслойные пластинки и оболочки. – В – кн.: Прочность, устойчивость, колебания. М.: Машиностроение, 1968, т. 2.

6. Кобелев В.Н., Коварский Л.М., Тимофеев С.И. Расчет трехслойных конструкций. М.: Машиностроение, 1984.

7. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике, и устойчивости пространственных тонкостенных подкреплённых конструкций. Учебное пособие М.: Изд АСВ, 2000, 152 с.

8. Галлагер Р. Метод конечных элементов. М.: 1984г, 424с.

9. Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов. 2009г, 360стр.

10. Рикардс Р.Б. Метод конечных элементов в теории оболочек и пластин. Рига: Зинатне, 1988, 284 с.

11. Стренг Г., Фикс Д. Теория метода конечных элементов. М.: 1977, 350 с.

12. Устарханов О.М., Булгаков А.И., Муселемов Х.М., Устарханов Т.О. Журнал «Известия высших учебных заведений» «Технические науки». 2012, № 5. Расчет трехслойных балок с учетом клеевого шва по методу конечных элементов с помощью ПК ЛИРА.

13. Квасов Ф.И., Фридляндер И.Н. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. 1984, 528 с.

14. Квасов Ф.И., Фридляндер И.Н. Промышленные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1984 г. 528 с.

15. Сабоннадьер Ж.К., Кулон Ж.Л. Метод конечных элементов и САПР. М.: Мир, 1989, 190 с.

16. Розин Л.А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977, 132 с.

17. Штамм К., Витте Г. Многослойные конструкции: пер. с нем. М.: Стройиздат, 1983. 300 с.

18. Устарханов О.М., Булгаков А.И., Гаджиев М.Д. Совершенствование моделей расчета трехслойных конструкций // Тезисы докладов XXII научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Махачкала, 1999. С. 52-54.

19. Хэбип JI.M. Обзор современного состояния исследований по трехслойным конструкциям Механика.: Периодич. сб. переводов иностранных статей. - 1996. Т. 96, № 2. - С. 119-130.

20. Пелех Б.Л., Лазько В.А. Слоистые анизотропные пластины и оболочки с концентратами напряжений. Киев: Наук. Думка, 1982, 295 с.