Математическое моделирование условий разрушения тонкостенных цилиндрических оболочек при внешнем давлении и осевом растяжении
Бесплатный доступ
Рассматриваются условия потери устойчивости при пластическом деформировании тонкостенной цилиндрической оболочки, в том числе трубы большого диаметра, при растягивающих (положительных) осевых напряжениях и сжимающих (отрицательных) кольцевых напряжениях. Цель статьи - вычислить критические деформации, напряжения, давления и осевые нагрузки на оболочку в зависимости от ее параметров и условий нагружения. Метод исследования основан на применении критерия Свифта-Марциньяка потери устойчивости процесса пластического деформирования. Материал оболочки предполагается изотропным с показательно-степенной диаграммой деформирования. Получены явные аналитические выражения для искомых величин. Результаты позволяют при данных параметрах оболочки и условиях нагружения определять критические давления и критические осевые нагрузки, а также толщины стенок при заданном рабочем давлении.
Тонкостенная цилиндрическая оболочка, труба большого диаметра, пластическая устойчивость, критерий свифта, критические деформации, критические напряжения, критические давления, локализация пластической деформации
Короткий адрес: https://sciup.org/147232830
IDR: 147232830 | DOI: 10.14529/mmph190406
Список литературы Математическое моделирование условий разрушения тонкостенных цилиндрических оболочек при внешнем давлении и осевом растяжении
- Системная надежность трубопроводного транспорта углеводородов / В.Д. Черняев, К.В. Черняев, В.Л. Березин и др. - М.: Наука, 1997. - 516 с.
- Бородавкин, П.П. Сооружение магистральных трубопроводов / П.П. Бородавкин, В.Л. Березин. - М.: Недра, 1987. - 471 с.
- Hector, S.S. Deformation of steel pipes with internal pressure under axial compression and bending load under seismic action / S.S. Hector, S.C. Carlos // The 14-th World Conference on Earthquake Engineering. October 12-17, 2008. Beijing, China.
- Eiber, P.J. Outside Force Causes Most Natural Gas Pipeline Failures / P.J. Eiber // Oil and Gas J. - 1987. - Vol. 85, no. 11. - P. 52-57.
- Малинин, Н.Н. Устойчивость двухосного пластического растяжения анизотропных листов и цилиндрических оболочек / Н.Н. Малинин // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. - 1971. - № 2. - С. 115-118.
- Моношков, А.Н. Пластическая устойчивость и ее роль в оценке прочности труб / А.Н. Моношков, С.И. Пыхов, И.А. Пустин // Производство труб с покрытиями, отделка и контроль качества труб. - М.: Металлургия, 1972. - С. 77-81.
- Куркин, С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением / С.А. Куркин. - М.: Машиностроение, 1976. - 183 с.
- Дильман, В.Л. О влиянии двухосности нагружения на несущую способность труб магистральных газонефтепроводов / В.Л. Дильман, А.А. Остсемин // Изв. РАН. Механика твердого тела. - 2000. - № 5. - С. 179-185.
- Дильман, В.Л. О потере пластической устойчивости тонкостенных цилиндрических оболочек / В.Л. Дильман, А.А. Остсемин // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2002. - № 5. - С. 50-57.
- Дильман, В.Л. Пластическая неустойчивость тонкостенных цилиндрических оболочек / В.Л. Дильман // Изв. РАН. Механика твердого тела. - 2005. - № 4. - С. 141-151.
- Дильман, В.Л. Математические модели напряженного состояния неоднородных тонкостенных цилиндрических оболочек / В.Л. Дильман. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - 201 с.
- Дильман, В.Л. Математическое моделирование критических состояний мягких прослоек в неоднородных соединениях / В.Л. Дильман, Т.В. Ерошкина. - Челябинск: Издательский Центр ЮУрГУ, 2011. - 275 с.
- Дильман, В.Л. Критическое состояние тонкостенной цилиндрической оболочки, содержащей прослойку из менее прочного материала / В.Л. Дильман, Т.В. Карпета // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2013. - № 10. - С. 21-24.
- Swift, H.W. Plastic Instability under Plane Stress / H.W. Swift // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. - 1952. - Vol. 1, no. 1. - P. 1-18.
- Marciniak, Z. Utrata stateczności rozciaganych powlok plastycznych / Z. Marciniak // Mech. teoretyzna i stosowona. - 1966. - Vol. 4, no. 3. - P. 209-220.
- Ковальчук, Г.И. К вопросу о потере устойчивости пластического деформирования оболочек / Г.И. Ковальчук // Проблемы прочности. - 1983. - № 5. - С. 11-16.
- Писаренко, Г.С. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии / Г.С. Писаренко. - Киев: Наукова думка, 1976. - 415 с.
- Дияб А.Н. Критические состояния однородных тонкостенных цилиндрических оболочек при внутреннем давлении и осевом сжатии / А.Н. Дияб // Фундамент. проблемы основных направлений научно-техн. исследований: сб. трудов Междунар. научно-практ. конференции (Волгоград, 17 марта 2018 г.). - Стерлитамак: АМИ, 2018. - С. 35-39.
- Dilman, V.L. Modelling of Critical Conditions Thin-Walled Cylindrical Shells with a Negative Coefficient Biaxial Loading / V.L. Dilman, T.V. Karpeta, A.N. Dheyab // "Modern problems of innovative technologies in oil and gas production and apply mathematics". Proceeding of international conference. Baku, December 13-14, 2018. - 2018. - P. 45-47.
- Dil'man, V.L. Strength of Straight-Seam and Spiral-Seam Pipes in Transmission Gas and Oil Pipelines / V.L. Dil'man, A.A Ostsemin // Welding International. - 2001. - Vol. 15, Iss. 7. - pp. 557-562.
- Dil'man, V.L. Static Strength of Welded Joints in Spiral-Seam Pipes / V.L. Dil'man, A.A Ostsemin, A.A. Voronin // Welding International. - 2001. - Vol. 15, Iss. 10. - P. 812-815.
- Dil'man, V.L. Evaluation of the Effect of Defects and Service Reliability of Welded Joints in Straight-Seam and Spiral-Seam Pipes / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Welding International. - 2002. - Vol. 16, Iss. 2. - P. 139-144.
- Dil'man, V.L. Load-Carrying Capacity of Straight-Seam Large Diameter Pipes with Defects at the Fusion Boundary of the Welded Joint / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Welding International. - 2003. - Vol. 17, Iss. 5. - P. 376-380.
- Dil'man, V.L. Static Strength of a Welded Joint with Hard Interlayers and Defect at the Fusion Line of the Weld / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Welding International. - 2004. - Vol. 18, no. 10. - P. 805-808.
- Dil'man, V.L. Analysis of the Ductile Strength of Welds Weakened by Notches in Longitudinally Welded Pipes of Large Diameter by the Method of Slip Lines / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Strength of Materials. - 2004. - Vol. 36, Iss. 3. - P. 274-281.
- Dil'man, V.L., Bearing Capacity of Large-Diameter Helical-Seam Pipes / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Chemical and Petroleum Engineering. - 2002. - Vol. 38, Iss. 5-6. - P. 326-333.
- Ostsemin, A.A. Calculating Wall Thickness for Major Oil Product Pipelines: Analysis of Regulation Documents / A.A. Ostsemin, V.L. Dil'man // Chemical and Petroleum Engineering. - 2002. - Vol. 38, Iss. 1-2. - P. 58-63.
- Dil'man, V.L. Effects of Surface Defects on the Static Strength of Welds in Spiral-Seam Tubes / V.L. Dil'man, A.A. Ostsemin // Chemical and Petroleum Engineering. - 2004. - Vol. 40, Iss. 1-2. - P. 87-93.
- Ostsemin, A.A. Calculation of Test Pressure for Arterial Pipelines / A.A. Ostsemin, V.L. Dil'man // Chemical and Petroleum Engineering. - 2003. - Vol. 39, Iss. 1-2. - P. 16-22.
- Воронцов, А.Л. Об аппроксимации кривых упрочнения / А.Л. Воронцов // Вестник машиностроения. - 2002. - № 1. - С. 51-54.
- Кроха, В.А. О зависимости показателя деформационного упрочнения от степени деформации и выполнении степенного закона упрочнения / В.А. Кроха // Проблемы прочности. - 1981. - № 8. - С. 72-77.
- Дильман, В.Л. О влиянии аппроксимации диаграммы деформирования на точность критериев несущей способности тонкостенных оболочек / В.Л. Дильман, А.А. Эбель // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2006. - Т. 13. - Вып. 4. - С. 638-639.
Статья научная
