zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



Розрахунок трубопроводів з урахуванням гибів

 

Трубачев С.І., Колодежний В.А.

Україна, м. Київ, НТУУ «Київський політехнічний інститут»

 

В роботі розглянута класифікація трубопроводів, їх призначення та розрахунок на міцність з урахуванням гибів. Розрахунки проводились за допомогою програмного комплексу АNSYS Student Edition, що базується на використанні метода скінченних елементів. Представлені розрахунки елементів трубопроводів з урахуванням реальних умов експлуатації.

 

Трубопроводи знайшли широке застосування в промисловості для транспортування різних рідких, газоподібних і сипучих речовин. Основні види трубопроводів можна класифікувати таким чином:

1. Магістральні (газопроводи, нафтопроводи, водопроводи);

2. Міські комунально-мережні (водопровід, газові мережі, теплові та каналізаційні мережі);

3. Технологічні (внутрізаводські, міжцехові, цехові, машинні).

В залежності від транспортного середовища застосовуються терміни: газопровід, водопровід, паропровід, нафтопровід, маслопровід, бензопровід та тому подібне. Основними загальними параметрами трубопроводу і арматури є умовний діаметр проходу, умовний тиск і робоча температура середовища. Розрізняють робочий тиск і пробний тиск.

В залежності від тиску трубопроводи поділяються на вакуумні, що працюють при абсолютному тиску менше 0,1 МПа, низького тиску – від 0,1 до 1,5 МПа, середнього тиску – від 1,5 до 10 МПа. Технологічні трубопроводи вважаються холодними, якщо вони працюють при середовищі, яке має робочу температуру менше 50ºС та гарячими, якщо температура робочого середовища більше 50ºС.

За матеріалом виготовлення всі труби від малого до великого діаметру можна розподілити на дві основні групи: металеві та неметалеві. Також, у зв’язку з великою сферою застосування і різноманітністю діаметрів труб існує багато інших класифікацій, наприклад, за формою перерізу труби (звичайна або профільна), за способом виробництва (безшовні, литі, зварні), за кількістю використаних шарів (одношарові або багатошарові) а також за призначенням (загального і спеціального призначення).

Металеві труби можна розбити на три основні групи: сталеві, чавунні та мідні. До недоліків сталевих труб можна віднести їх малий строк служби, досить високу теплопровідність. До недоліків чавунних труб відноситься велика маса, крихкість та невелика довжина відрізків, але вони більш стійкі до корозії, мають низьку теплопровідність та собівартість. Мідні труби мають великий набір переваг, але їх собівартість дуже велика. Неметалеві труби включають велику кількість видів матеріалу – керамічні, азбестоцементні, полімерні та інші. Полімерні труби мають дуже хороші характеристики – це невелика маса, низька собівартість. Такі труби можна випускати великими відрізками.

У зв’язку із великою різноманітністю трубопроводів їх розрахунок на міцність, жорсткість і стійкість при проектуванні з урахуванням реальних умов експлуатації є актуальною проблемою. Слід підкреслити, що у теперішній час небагато наукових робіт присвячено розрахунку трубопроводів з урахуванням гибів на основі тримірних моделей або у точній постановці задачі. Розрахунок трубопроводів, як розрахунок стержневих систем або без урахування розподілення напружень в місцях закріплення трубопроводів, або в місцях, де існують концентратори напружень, не завжди дають достовірні результати. Це пов’язано, насамперед, із складністю математичної постановки задачі. Щоб врахувати усі ці фактори необхідно застосувати чисельні методи розрахунку на основі варіаційно-сіткових підходів. В даній роботі пропонується розрахунок трубопроводів з урахуванням гибів, заснований на використанні метода скінчених елементів.

Розв’язок прикладних задач чисельними методами будується шляхом зведення заданої континуальної задачі до скінченновимірної. Для цього нескінченновимірний простір допустимих функцій замінюють скінченновимірним . Для побудови скінченновимірного простору  застосовується спосіб, в якому за базисні функції приймають функції з кінцевим малим носієм, кожна з яких тільки в порівняно невеликій (порядку кроку сітки ) околиці відмінна від нуля, а зовні тотожно дорівнює нулю [1]. Для їх побудови за допомогою сітки здійснюється дискретизація області , що займається тілом, на скінченне число підобластей . На об’єднанні підобластей , що примикають до кожного вузла сітки, будується базисна функція з кінцевим малим носієм, яка являє собою многочлен на кожній підобласті . Всі лінійно незалежні функції такого виду приймаються за базисні.

При побудові скінченновимірних просторів  використовуються кусочнополіноміальні функції, при цьому множина  представляється у вигляді об’єднання багатокутників , що не перетинаються. Коефіцієнти полінома в кожному багатокутнику вибирають таким чином, щоб забезпечити потрібну гладкість, а також однозначне визначення полінома з умов, що забезпечують належність наближеного рішення до простору . Нехай  − система базисних функцій, i-й член якої приймає в i-му вузлі значення, що дорівнює одиниці, а в інших вузлах сітки обертається в нуль.

Тоді функція  може бути представлена у вигляді

                                                                                                                     (1)

Лінійна комбінація (1) визначає функцію  на всю область  за її вузловими значеннями. Від вибору сітки та системи базисних функцій залежать вид та властивості утвореної варіаційно-сіткової схеми для даної задачі.

При побудові варіаційно-сіткових схем функціонал потенціальної енергії системи на скінченновимірному просторі допустимих функцій  має вигляд

                                                                                                (2)

де  − матриця жорсткості,  − вектор вузлових навантажень.

Варіаційна задача вирішується наближено. Найбільш часто використовується підхід, який оснований на використанні необхідної умови мінімуму функціоналу (2). Тоді виникає задача розв’язку системи лінійних алгебраїчних рівнянь високого порядку:

                                                                                                                                (3)

Тобто ми приходимо до звичайного застосування метода скінченних елементів [2].

Розглянемо вигиб трубопроводу, який навантажено внутрішнім тиском  Па (рис. 1). Основними параметрами гибу є: радіус гибу , діаметр труби , товщина стінки . Під час розрахунку використовувалась модель сталевої труби з модулем Юнга  Па, коефіцієнтом Пуассона , щільністю  кг/м3. Діаметр труби дорівнює 220 мм, товщина стінки – 7 мм. Розрахунок проводився з використанням комплексу ANSYS Student Edition.

Як видно із рис. 2, розподіл полів напружень має суттєво неоднорідний характер. Концентрація напружень відбувається на внутрішній частині поверхні труби в місці її найбільшої кривизни.

 

converted PNM file

Рис.1

Рис.2

 

Висновки

В роботі запропонований підхід до розрахунку на міцність трубопроводів, оснований на застосуванні метода скінченних елементів. Це дозволяє зробити аналіз напружено-деформованого стану та стійкості трубопроводів з урахуванням гибів та реальних умов експлуатації, що в свою чергу є необхідним на етапі проектування для забезпечення міцності та надійності конструкцій.

 

Список використаної літератури

1.     Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. − М.: Наука, 1981. − 416 с.

2.     Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. − 541 с.

3.     FKM - Guideline, Analytical Strength Assesment of Components in Mechanical Engineering, 5th, revised edition, English Version, Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM), Frankfurt/Main, 2003. − 268 c.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info