Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительная механика

Диссертационная работа:

Снарский Сергей Вячеславович. Оценка напряженно-деформированного состояния трубопроводных конструкций с эксплуатационными повреждениями : диссертация... кандидата технических наук : 05.23.17 Волгоград, 2007 234 с. РГБ ОД, 61:07-5/3317

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

Актуальность темы диссертационной работы 6

Цель работы 7

Задачи работы 8

Характеристика научной новизны 8

Достоверность результатов 9

Обоснование практической ценности 9

Апробация работы 10

Публикации 10

Объем работы 10

Краткое описание отдельных глав 10

ГЛАВА 1 ПОВРЕЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ
ТРУБОПРОВОДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 13

  1. Определение поврежденного состояния 13

  2. Примеры поврежденных состояний трубопроводных конструкций, находящихся в эксплуатации 15

  1. Арочный выброс (выпучивание трубопровода) 15

  2. Кинетика выпучивания 16

  3. Коррозионное поражение 20

  4. Кинетика коррозионных процессов 20

  5. Стресс-коррозионное растрескивание 25

  6. Кинетика стресс-коррозионных процессов 27

1.3 Конструкционные материалы, используемые при
строительстве и ремонте трубопроводных конструкций 30

  1. Трубные стали 30

  2. Статистические характеристики трубных сталей 31

  3. Изменение свойств трубных сталей со временем 33

  4. Изоляционные материалы 35

  5. Ремонтные полимерные материалы 36

1.4 Грунтовые основания 37

1.4.1 Общие свойства грунтов 37

1.5 Внешние нагрузки и воздействия 38

  1. Классификация внешних нагрузок и воздействий 38

  2. Экспериментальные данные о повреждении и разрушении трубопроводных конструкций в результате внешних нагрузок и воздействий 42

  1. Концепции ремонтного восстановления поврежденных трубопроводных конструкций. Проблема легализации поврежденных состояний трубопровода 45

  2. Выводы по главе 1 48

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ В ПОВРЕЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ 49

2.1 Обзор работ и анализ существующих подходов к
моделированию поведения трубопроводных конструкций в условиях
влияния внешних нагрузок и воздействий 49

  1. Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость 49

  2. Расчет трубопроводов на надежность 60

  3. Комплексное моделирование газотранспортных систем 64

2.2 Модели, используемые при расчете НДС трубопроводных
конструкций в поврежденном состоянии 67

  1. Геометрические модели 67

  2. Модели деформирования трубных сталей 74

  3. Модели синтетических материалов, используемых при бандажировании 82

  4. Моделирование работы грунтового основания 83

  5. Моделирование непроектного состояния грунтовых оснований трубопроводных конструкций 92

2.3 Модели предельного состояния трубопроводных
конструкций 93

  1. Понятие предельного состояния 93

  2. Параметры предельных состояний 94

  3. Наступление предельных состояний 96

  1. Модели влияния отдельных повреждений на несущую способность трубопровода 96

  2. Выводы по главе 2 101

ГЛАВА 3 ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ НДС ТРУБОПРОВОДНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ В ПОВРЕЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ 102

3.1 Описание поврежденного состояния 102

3.1.1 Обратная задача строительной механики 102

3.2 Моделирование малых деформаций с использованием
стержневой модели 105

  1. Задача косвенного контроля параметров НДС 105

  2. Частная постановка задачи 106

  3. Существующая процедура решения задачи 106

  4. Обоснование предлагаемого подхода 108

  5. Уравнения конструктивного элемента 109

  6. Исходные величины в уравнении конструктивного злементаї 12

  7. Решение задачи исходя из точной функции прогибов 116

  8. Путь решения обратной задачи на основании исходных данных с погрешностью 119

  9. Описание модели трубопровода 123

  10. Результаты расчетов 124

  11. Обсуждение результатов 125

  12. Оценка погрешности методики, обусловленной неучетом поперечной нагрузки 126

3.3 Расчет НДС трубопроводных конструкций при развитых
пластических деформациях 131

  1. Постановка задачи 131

  2. Решение обратной задачи 134

  3. Решение прямой задачи 135

  4. Геометрическая модель конструктивного элемента 137

  5. Проблема стыковки моделей разной размерности 138

  6. Дискретизация геометрической модели 139

  7. Постоянное согласование граничных условий при использовании КЭ моделей разной размерности 155

  8. Экспериментальные исследования деформирования конструктивного элемента 174

  9. Расчет конструктивного элемента 177

3.4 Выводы по главе 3 186

5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 188

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 191

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 204

П1.1 Упругая постановка задачи 204

П1.2 Упруго-пластическая постановка задачи 207

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИМЕНЕНИЕ МКЭ К РАСЧЕТУ
ТРУБОПРОВОДНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 212

П2.1 История вопроса 212

П2.2 Современное состояние 214

П2.3 Оценка влияния погрешностей исходных данных на точность

вычислений 216

П2.4 Вероятностная постановка задачи 219

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ЗАДАЧА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ ОПАСНОГО СЕЧЕНИЯ 226

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей отраслью промышленности, обеспечивающей энергетическую безопасность и экономическую самостоятельность промышленно развитой страны В то же время, с точки зрения экологии, ТЭК выступает как один из главных загрязнителей окружающей среды Поэтому вопросы повышения безопасности и эффективности объектов ТЭК являются ключевыми для экономического развития государства и снижения вредных воздействий на людей и окружающую среду

Одними из основных компонентов ТЭК являются системы магистральных газо- и нефтепроводов Помимо газовой промышленности, газопроводы широко применяются на предприятиях тепловой сети (ПТС), на нефтехимических производствах, в химической промышленности и т д

В последнее время в мире отмечается снижение надежности работы трубопроводов ТЭК и увеличение вредной нагрузки на окружающую среду при их работе

Одной из основных причин аварий на трубопроводах ТЭК является их старение Основной парк газопроводов высокого давления составляют трубопроводы, имеющие срок эксплуатации свыше 20 лет

К 2006 г доля нефтепроводов с возрастом труб более 39 лет составила 40 % Значительный возраст нефтепроводов объективно связан с увеличением риска аварий и отказов при эксплуатации Эксплуатация таких нефтепроводов связана с большими затратами на поддержание оборудования в рабочем состоянии, включая дорогостоящие работы по диагностике и ремонту трубопроводов К этим затратам необходимо добавить затраты, связанные с ликвидациями последствий аварий, с локализацией, сбором и удалением нефти и нефтепродуктов при потере герметичности трубопроводов Отмечается необходимость решения задачи по продлению лицензионных сроков эксплуатации с уменьшением затрат на ремонт Актуальной является проблема оценки параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопроводных конструкций, находящихся в эксплуатации, что необходимо для прогнозирования их технического ресурса по результатам диагностирования технического состояния

Целью работы является разработка подхода, предполагающего применение методов строительной механики для оценки параметров НДС трубопроводных конструкций, находящихся в эксплуатации и имеющих эксплуатационные повреждения, основываясь на результатах внешних замеров либо на информации, полученной в результате использования внутритрубных средств диагностики

Для достижения указанной цели необходима разработка моделей трубопроводных конструкций, пригодных для описания напряженно-деформированного состояния с учетом изменений, имеющих место в

процессе эксплуатации В качестве таковых изменений рассматриваются эксплуатационные повреждения трубопровода, при которых эксплуатация нормами проектирования не предусматривается, однако для которых, тем не менее, известны многочисленные случаи длительной безаварийной работы

Задачи работы:

разработка методики оценки параметров НДС на основании неточно заданных величин перемещений применительно к трубопроводным конструкциям в непроектном положении при наличии малых деформаций (начальная стадия арочного выброса) (обратная задача строительной механики),

разработка методики оценки параметров НДС на основании заданных величин характерных перемещений применительно к трубопроводным конструкциям в поврежденном состоянии при наличии развитых пластических деформаций, включая местное гофрообразование (обратная задача строительной механики),

разработка комбинированной оболочечно-твердотельной модели конструктивного элемента, представляющего собой участок трубопроводной конструкции, находящейся в поврежденном состоянии,

верификация построенных моделей посредством сопоставления результатов расчета методами строительной механики параметров напряженно-деформированного состояния трубопроводной конструкции на стадии эксплуатации при различных схемах нагружения с экспериментальными данными и сведениями, опубликованными в литературных источниках

Научная новизна работы заключается в следующем

выполнен анализ работ, в которых излагаются современные подходы к расчету НДС поврежденного участка конструкции магистрального трубопровода, находящегося в непроектном положении,

разработана методика оценки параметров НДС участка конструкции магистрального трубопровода, находящегося в непроектном положении, с использованием как результатов внешнего обследования, так и данных внутритрубной дефектоскопии,

построена модель, описывающая НДС поврежденного участка конструкции магистрального трубопровода, находящегося в непроектном положении, с учетом нелинейных упругопластических механических свойств материала

Достоверность результатов работы базируется на использовании апробированных в литературе исходных положений и соотношений нелинейной строительной механики, качественном и количественном анализе всех последовательных этапов решения

Достоверность результатов работы подтверждается сопоставлением результатов расчета по предложенным математическим моделям с ранее

полученными решениями, с результатами натурных экспериментов (в т ч поставленных автором), а также решением ряда тестовых задач

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные
модели и методики могут быть применены при диагностике и
прогнозировании напряженно-деформированного состояния

поврежденных участков конструкции магистрального трубопровода, находящегося в непроектном положении Результаты исследований приняты к использованию на предприятии «Саратоворгдиагностика» (филиал ДОАО «Оргэнергогаз»), а также используются в учебном процессе при изложении вопросов расчета конструкций с учетом реальных условий эксплуатации

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Всероссийской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г Самара, май 2004 г), на XXI Международной конференции по теории пластин и оболочек (г Саратов, ноябрь 2005 г ), на научных семинарах кафедры «Мосты и транспортные сооружения» СГТУ, на объединенном научном семинаре кафедр «Строительная механика» и «Мосты и сооружения на дорогах» ВолГАСУ

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ, из них одна - в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 112 наименований, 3 приложений, содержит 69 рисунков, 16 таблиц Основное содержание диссертации изложено на 194 страницах текста Всего работа содержит 232 страницы текста (с учетом приложений)

Подобные работы
Овчинников Илья Игоревич
Модели и методы расчета стержневых и пластинчатых армированных конструкций с учетом коррозионных повреждений
Маринченко Елена Викторовна
Оценка состояния элементов зданий и сооружений при тестовых динамических воздействиях
Антонио Орта-Ранхель
Определение напряженно-деформированного состояния конструкций и сооружений с учетом вязкопластических свойств
Медведева Татьяна Александровна
Пространственное напряженно-деформированное состояние дорожных конструкций при динамическом нагружении
Щербаков Александр Геннадьевич
Напряженно-деформированное состояние многослойной конструкции при совместном действии нагрузки и внешней среды :Применительно к расчету дорожной одежды на мостовых сооружениях
Калашников Сергей Юрьевич
Инкрементальная теория нелинейного деформирования элементов и конструкций в условиях неоднородного напряженного состояния
Степанов Евгений Петрович
Автоматизация процесса идентификации состояния теплоэнергетического оборудования (На основе оценки степени повреждения металла)
Козлов Владимир Владимирович
Метод инженерной оценки влажностного состояния современных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты при учете паропроницаемости, влагопроводности и фильтрации воздуха
Баутина Елена Владимировна
Оценка состояния ячеистого силикатного бетона в ограждающих конструкциях жилых зданий с длительным сроком эксплуатации
Глазков Максим Владимирович
Методика оценки напряженно-деформированного состояния и эксплуатационной пригодности несущих конструкций каменных зданий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net