Відзначено актуальність визначення граничного навантаження в'язкого руйнування для дефектів типу вм'ятин в трубопроводах. Запропоновано ідеалізовану модель граничного пластичного стану труби з нескінченною в поздовжньому напрямку вм'ятиною. Для оцінки впливу обмеженої довжини вм'ятини запропоновано наближену модель для прямокутної вм'ятини. Отримано та проаналізовано практичні формули для розрахунку залишкової міцності осьових напружень.

Розглянуто задачу про пружнопластичний стан прямолінійного елемента тонкостінного трубопроводу під тиском при згині з розтягом (стиском) і визначено характеристики його жорсткості. Для розв'язання поставленої задачі використовується чисельний метод, що грунтується на деформаційній теорії пластичності та безмоментній теорії оболонок. Звівши задачу до одновимірної, за допомогою запропонованого підходу можна істотно спростити розрахунки. Суть підходу полягає в тому, що поздовжні напруження і компоненти деформацій розкладено на дві частини, одна з яких залежить лише від внутрішнього тиску, а друга пов'язана з роботою труби як стержня. Завдяки даній методиці розрахунку, а також математичному пакету Matcad PLUS 6.0 проаналізовано вплив внутрішнього тиску і поздовжньої сили на опір згинові прямолінійних елементів магістральних трубопроводів. Наведено числовий приклад. Результати розрахунку представлено у вигляді графіків.

Исследован процесс распространения трещины в предварительно наводороженной трубе в водородсодержащей среде. Скорость роста трещины контролируется в первую очередь массопереносом водорода в зону предразрушения. Получено приближенное решение задачи диффузии водорода в окрестности вершины трещины и найдена зависимость скорости роста трещины от раскрытия её вершины. Эта зависимость привлечена для определения остаточного ресурса элемента трубы с дефектом. Труба считается изготовленной из стали 4147, а дефект моделируется полуэллиптической продольной трещиной на внутренней поверхности. Показано, что начальная концентрация водорода может существенно ускорять процесс разрушения.

Досліджено вплив анізотропії властивостей матеріалу на напружено-деформований стан трубопроводів з урахуванням різних типів його текстури. Для оцінки величини вказаного впливу розглянуто тестові задачі. Подано та проаналізовано результати обчислення компонентів тензора напружень, наведено узагальнювальні висновки.

The influence of the material's properties anisotropy on the pipeline's stress-strained state is investigated taking to consideration the different kinds of one's texture. The test problems are considered to estimate the value of such influence. The results of stress tensor componnent's calculation are presented and discussed. The summary conclusions are given

Описана расчетная схема определения допустимой произвольно ориентированной нагрузки, действующей на трубу на участке сползающего грунта.

Раскрыт один из возможных методов оценки предельных состояний трубопроводов давления с трещиноподобными дефектами. Проведена сравнительная оценка ранее предложенных методов и предлагаемого подхода.

An important load which can considerably affect the resistance capacity of oil industry tubulars (mainly casing and tubing in high pressure wells, and submarine pipelines installed in deep waters) is the external pressure, causing the pipe collapse phenomenon. Some of the factors with the greatest influence on pipe collapse behaviour are its geometrical imperfections (ovality, eccentricity, etc.).

Запропоновано методику оцінки впливу точності вимірювання вхідних даних на результати моделювання напружено-деформованого стану ділянки магістрального трубопроводу, проведено розрахунок напружень для відомої задачі навантаження балки зосередженою силою, порівняння результатів для початкових даних вимірювань та згладжених початкових даних, виявлено добре узгодження результатів. Наведено висновки за результатами моделювання та можливі напрямки продовження досліджень.

Сформулировано понятие динамического коэффициента податливости гиба трубы (ПГТ) для использования в задачах расчета гармонических колебаний трубопроводов. На основании полубезмоментной теории Власова введены упрощающие гипотезы, позволяющие свести постановку задачи к решению дифференциального уравнения четвертой степени. С помощью результатов динамического анализа торообразных оболочек разработана методика учета повышенной ПГТ при динамическом нагружении. Получено выражение для коэффициента увеличения податливости (КУП) в зависимости как от геометрических параметров гиба, так и частоты колебаний. На большом количестве примеров проиллюстрирована эффективность полученного выражения для КУП.

Рассмотрена динамика гидравлической системы, включающей шнекоцентробежный насос и питающую магистраль с подключенным трубопроводом с двухфазной парожидкостной средой. Определены границы области устойчивости системы питающая магистраль - трубопровод - насос в плоскости параметров температура жидкости на входе в трубопровод - давление на входе в насос и частота колебаний на границе области устойчивости.

Розглянуто модель процесу деформування ділянки трубопроводу за результатами внутрішньотрубної інспекції інтелектуальними поршнями, запропоновано методику розрахунку компонент тензорів деформації та напружень з урахуванням реальної конфігурації перерізу та наявності вмятин на поверхні трубопроводу. Проаналізовано напруження, що виникають під дією внутрішнього та зовнішнього тисків, а також в результаті дії силових факторів невідомої природи. Надано аналіз результатів тестових розрахунків, проведено оцінку впливу точності вимірювань геометричних параметрів на результати розрахунків за запропонованою методикою.

Запропоновано модель деформування підземного трубопроводу за складних геотехнічних умов локального руйнування грунту. Досліджено вплив розривів переміщень і поворотів блоків основи на напружений стан і граничну рівновагу труби.

Проанализированы механизмы силового воздействия на трубопровод путем разложения эпюры продольных напряжений на постоянную и переменные составляющие. Такое разложение дает представление о процессах осевого (постоянная составляющая) и изгибающего воздействий (переменная составляющая). Наличие осевого воздействия определено по неравенству продольных напряжений 0,3 от кольцевых, что согласуется с теорией упругости. На практике по результатам мониторинга этих процессов можно судить о конкретных воздействиях на трубопровод и принять обоснованные технологические решения.

За допомогою заздалегідь сформульованої авторами розрахункової моделі поширення втомних тріщин в металевих матеріалах розроблено методику для побудови діаграм граничних напружень для пластин з тріщинами за циклічних навантажень. Її покладено в основу методу розрахунку циклічної міцності тонкостінних елементів конструкцій з тріщинами.

An optimized load cycle registration and assessment method was developed on the basis of evaluation of the fatigue test series with arched test pieces. The tests were performed under Wohler-type and transient loading conditions. Test results were evaluated using different load cycle registration and assessment methods. The finite-element simulations were performed, in order to verify the systematical and random errors caused by the chosen test setup and of the test specimen geometry.

С использованием аналитической модели пластического предельного состояния разработана методика численного расчета остаточной прочности объекта с дефектом сложной формы. Сравнение результатов расчета по предложенной методике с таковыми по другим методикам и эксперименальными данными свидетельствует о ее эффективности.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі та методи оцінки напружено-деформованого стану (НДС) потенційно небезпечних ділянок магістральних нафтогазопроводів, що експлуатуються за складних умов і з наявності пластичних деформацій. Застосовано новий підхід до розв'язання задачі про пружнопластичний стан труб у загальному випадку комбінованого навантаження внутрішнім тиском, розтягом (стиском), згином та крученням, що грунтується на безмоментній теорії циліндричних оболонок і деформаційній теорії пластичності. Запропоновано ефективні методи визначення НДС та характеристик жорсткості за межею пружності прямолінійних елементів трубопроводів. Створено комплексні розрахунково-експериментальні методи оцінки НДС балкових переходів у гористій місцевості та висячих переходів великої довжини з урахуванням наявності пластично-деформованих зон за результатами вимірювання їх статистичних і геометричних параметрів. Уточнено методику визначення НДС ділянок підземних трубопроводів у процесі механізованого капітального ремонту з заміною ізоляційного покриття в траншеї шляхом урахування піддатливості грунту на суміжних з підкопаною частиною ділянках та впливу поздовжньої стискної сили. Розв'язано задачу про поздовжньо-поперечний згин та втрату стійкості ділянки трубопроводу за наявності поздовжньої стискної сили під час підняття з рівної основи. Досліджено вплив пластичних деформацій на випинання та втрату стійкості відкритих ділянок магістральних трубопроводів.

Розроблено нові методи аналізу гармонійних коливань трубопровідних систем. Модифіковано метод динамічних жорсткостей, який дозволяє використовувати єдиний варіант розрахункової схеми та модель, побудовану на основі методу початкових параметрів, з метою здійснення статичних і динамічних розрахунків трубопроводів, що забезпечує неперервність розрахунків у граничному переході від динаміки до статики та їх високу точність у разі квазістатичної поведінки трубопроводу. Запропоновано методи моделювання розгалужень і криволінійних елементів, які дозволяють моделювати трубопроводи довільної конфігурації. Розроблено метод "розмикання за переміщеннями" для пошуку власних частот і форм коливань, особливістю якого є те, що дослідник наперед задає напрямок пошуку власних мод коливань і має можливість одночасно знаходити власні форми та частоти коливань. За допомогою методів теорії оболонок досліджено коливальну поведінку згину труби. Вперше в світі одержано вираз для динамічного коефіцієнта збільшення податливості згину, який дозволяє з великим ступенем точності враховувати овалізацію даного елемента трубопроводу у разі гармонійних коливань, що надає можливість використовувати стержневі, а не складні оболонкові моделі для повноцінного моделювання трубопроводів. На підставі розроблених розрахункових методів створено комп'ютерну програму, що дозволяє проводити аналіз гармонійних коливань складних трубопровідних систем. Визначено можливості використання розробленого методу та програми для обробки даних вібродіагностики.

Розроблено аналітичний метод для дослідження стійкості прямолінійного трубопроводу в ідеально-пластичному середовищі. Розглянуто надкритичну поведінку трубопроводу. Запропоновано аналітичний метод для знаходження коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) у згині труби з двома поздовжніми осьовими поверхневими тріщинами. Для замкненої оболонки з круговою віссю побудовано граничну криву залежності критичного моменту від тиску. Для розв'язку задач, пов'язаних з геометрично нелінійним деформуванням трубопроводу як стержня й оболонки запропоновано оригінальний чисельний алгоритм, розроблений з використанням базового та коректуючого рішення.