Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Анализ деформирования внешне ограниченных металлических труб

Опубликовано: 08.02.2021

Авторы: Егоров А.В.

Опубликовано в выпуске: #2(110)/2021

DOI: 10.18698/2308-6033-2021-2-2056

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

К трубам с внешним ограничением отнесены конструкции типа труба — грунт, в которых модуль упругости грунта меньше, чем у металлической трубы. Исследована возможность коробления стенки трубы, связанного с локальной потерей устойчивости трубы при обжатии со стороны грунта. Принято, что грунт оказывает динамическое прессовое и местное силовое давление на трубу, свойственное сейсмическим нагрузкам. Для расчета составной протяженной конструкции труба — грунт предложен программно-цифровой подход, ориентированный на построение 3D конечно-элементных моделей конструкции и расчеты в программном комплексе LS-DYNA в динамической постановке. Конструкция разбивается на объемные конечные элементы TSHELL, материал трубы берется упругопластическим, а среды — линейно-упругим. На боковой контактной поверхности трубы и среды взята односторонняя связь по нормали, касательные взаимодействия отсутствуют. Расчеты проведены для двух видов нагружения: обжатие и обжатие с дополнительным локальным ударом. Проведен сравнительный анализ полученных напряженных состояний. Отмечено появление пластических деформаций в трубе. Приведены расчеты конструкции труба — грунт по известным двумерным расчетным схемам.


Литература
[1] Vasilikis D., Karamanos S.A. Mechanics of Confined Thin-Walled Cylinders Subjected to External Pressure. Applied Mechanics Reviews, ASME, 2014, vol. 66, Article Number 010801.
[2] Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 16-е изд., испр. Москва, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. ISBN 978-5-7038-3874-7
[3] Glock D. Uberkritisches Verhalten eines Starr Ummantelten Kreisrohres bei Wasserdrunck von Aussen und Temperaturerhohung [Post-critical behavior of a rigidly encased circular pipe subject to external water pressure and thermal rise]. Der Stahlbau, 1977, Bd. 46, No. 7, S. 212–217.
[4] Montel R. Formule Semi-Empirique pour la Determination de la Pression Exterieure Limite d’Instabilite des Conduits Metalliques Lisses Noyees dans du Beton. La Houille Blanche, 1960, 15 (5), pp. 560–568.
[5] Tsinidis G., Di Sarno L., Sextos A., Furtner P. A Critical Review on the Vulnerability Assessment of Natural Gas Pipelines Subjected to Seismic Wave Propagation. Part 2: Pipe Analysis Aspects.Tunnelling and Underground Space Technology, July 2019. DOI: 10.1016/j.tust.2019.103056
[6] Chaloulos Y.K., Bouckovalas G.D., Karamitros D.K. Trench effects on lateral p-y relations for pipelines embedded in stiff soils and rocks. Computers and Geotechnics, 2017, no. 83, pp. 52–63.
[7] Jahangiri V., Shakib H. Seismic risk assessment of buried steel gas pipelines under seismic wave propagation based on fragility analysis. Bulletin of Earthquake Engineering, 2018, vol. 16 (3), pp. 1571–1605.
[8] Lee D.H., Kim B.H., Jeong S.H., Jeon J.S., Lee T.H. Seismic fragility analysis of a buried gas pipeline based on nonlinear time-history analysis. International Journal of Steel Structures, 2016, vol. 16 (1), pp. 231–242.
[9] Psyrras N., Sextos A. Safety of buried steel natural gas pipelines under earthquake-induced ground shaking: A review. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2018, vol. 106, pp. 254–277.
[10] Psyrras N., Kwon O., Gerasimidis S., Sextos A. Can a buried gas pipeline experience local buckling during earthquake ground shaking? Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2019, vol. 116, pp. 511–529.
[11] Vazouras P., Dakoulas P., Karamanos S.A. Pipe-soil interaction and pipeline performance under strike slip fault movements. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2015, vol. 72, pp. 48–65.
[12] Каледин В.О., Аникина Ю.В. Численное моделирование статики и устойчивости подкрепленных оболочек с расслоениями. Вестник Томского государственного университета, 2006, № 19, с. 225–232.
[13] Дубровин В.М., Бутина Т.А. Моделирование деформирования упругого основания в составной цилиндрической оболочке. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 11. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2016-11-1553
[14] Бутина Т.А., Дубровин В.М. Моделирование ударно-волновых процессов в элементах многослойных конструкций с учетом начального внутреннего давления. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 11. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2016-11-1549
[15] Бяков К.Е., Сорокин Ф.Д., Машков К.Ю., Попков М.В. Стенд для исследования контактного взаимодействия в системе грунт — эластичная оболочка — генератор волны эластовинтового движителя. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2015, № 8 (665), с. 42–48.
[16] Егоров В.Н., Егоров А.В. Обжатие тонкостенного цилиндра наружной упругой средой. Авиационная промышленность, 2019, № 3–4, с. 22–26.
[17] Егоров А.В. Устойчивость цилиндрических оболочек в жесткой среде. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 9. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-9-1670