Моделирование гибкости нанокомпозитных трубопроводов

Моделирование гибкости нанокомпозитных трубопроводов

Автор: Байков И.Р., Смородова О.В., Байбаков В.Р.

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Исследование свойств наноматериалов

Статья в выпуске: 6 т. 11, 2019 года.

Бесплатный доступ

Трубы для нефтегазопроводов из нанокомпозитных материалов находят все более широкое применение. Наиболее распространено изготовление композитных трубопроводов намоткой стекловолокна на вращающуюся оправку. При непрерывной намотке имеется возможность выбора угла укладки нитей – так называемого угла армирования. В зависимости от его значения, а так же от угла кривизны трубопровода при отклонении его оси от прямолинейного направления показатели прочности трубы изменяются. В статье рассмотрено моделирование поведения гибкости композитного трубопровода криволинейной формы. Именно криволинейные трубопроводы находятся в наиболее сложных условиях эксплуатации, сопровождающихся проявлением эффекта Кармана в углах поворота трубы. В качестве параметра моделирования принят коэффициент увеличения гибкости трубы. Влияющими факторами выступают угол армирования композита и угол кривизны оси трубопровода. Анализ результатов расчета, выполненного ранее, показал, что в диапазоне углов армирования от 0о до 85о динамика коэффициента увеличения гибкости трубы различна. Разработаны математические модели для двух диапазонов значений коэффициента увеличения гибкости композитной трубы. Ошибка моделирования в среднем составляет не более 2%.

Еще

Композит, гибкость, многопараметрическая регрессия, моделирование, асимптотические координаты

Короткий адрес: https://sciup.org/142221492

IDR: 142221492   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-6-671-685

Список литературы Моделирование гибкости нанокомпозитных трубопроводов

  • Байков И.Р., Смородова О.В., Китаев С.В. Энергетическаяэффективность нанокомпозитных трубопроводов // Нанотехнологии в строительстве.– 2018. – Т. 10, № 3. – С. 20–36. – DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2018-10-3-20-36 (дата обращения 20.09.2019).
  • Смородова О.В., Костарева С.Н., Байков И.Р., Башарова Л.Р. Эффективность композитных трубопроводов для газотранспортных систем // Нефтегазовое дело. – 2019. – № 1. – С. 201–217. – URL: http://ogbus.ru/files/ogbus/issues/1_2019/ogbus_1_2019_p201-217.pdf. (дата обращения 20.09.2019).
  • Зайцев К.И. Применение пластмассовых труб на объектах газовой промышленности // Строительство трубопроводов. – 1996. – № 3. – С. 33–34.
  • Ягубов Э.З. Разработка принципов обеспечения конструктивной надежности нефтегазопроводных систем на основе коррозионностойких композитных труб. – Дисс. … д-ра техн. наук. – Ухта, 2011. – 319 с.
  • Bashar M. Study of matrix micro-cracking in nano clay and acrylic tri-block- copolymer modified epoxy/basalt fiber-reinforced pressure-retaining structures / M. Bashar, U. Sundararaj, P. Mertiny // eXPRESS Polymer Letters. 2011. V. 5. № 10. P. 882–896.
  • Harris B. Fatigue in composits. – England: Woodheard Publish Lmt., 2003. 742 p.
  • Hsieh Т.H. The toughness of epoxy polymers and fibre composites modified with rubber microparticles and silica nanoparticles / Т.H. Hsieh, A.J. Kinloch, K. Masania, S.J. Lee, A.C. Taylor, S. Sprenger // Journal of Materials Science. 2010. № 45. P. 1193–1210.
  • Smorodova O.V., Kitaev S.V., Baikov I.R. Composite gas pipelines: prospects of energy conservation//Всборнике: Journal of Physics: Conference Series 2018. С. 012069. URL:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1111/1/012069/pdf (дата обращения 20.09.2019).
  • Калинчев В. А., Макаров М. С. Намотанные стеклопластики.– М.: Химия, 1986. – 272 с.
  • Колчинский Ю.Л. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов из неметаллических материалов. – М.: Стройиздат, 1976. – 159 с.
  • Owen M. J. Failure of glass-reinforced plasticsundersingleandrepeatedloading / M. J. Owen, R. Dukes // Journal of Strain Analysis for engineering design. 1967. Vol. 2. № 4. рр. 272–279.
  • Каримов Э.Х., Каримов О.Х., Мовсумзаде Э.М., Боев Е.В. Влияние наночастиц металла на механические характеристики композитных материалов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. – 2017. – Т. 9, № 4. – С. 22–47. – DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2017-9-4-22-47 (дата обращения: 20.09.2019).
  • Камерштейн А.Г., Рождественский В.В., Ручимский М.Н. Расчеты трубопроводов на прочность. Справочная книга. – М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1963.– 423 с. – URL: http://трубопровод.рф/static/books/2013/10/08/kamershtejn-raschet-magistralnyih-truboprovodov-na-prochnost-iustojchivost-1963.pdf (дата обращения: 20.09.2019).
  • Лоскутов Ю.В., Куликов Ю.А. Прочность и жесткость криволинейных многослойных композитных труб при чистом изгибе // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2008. – Т. 14, № 2. – С. 157–164.
  • Лоскутов Ю.В., Куликов Ю.А., Шлычков С.В., Темнова Е.Б. Упругие характеристики многослойных криволинейных труб из армированного пластика // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2006. – Т. 12, № 2. – С. 219–233.
  • Vallons K., Adolphs G., Lucas P., Lomov S.V., Verpoest I. The influence of the stitching pattern on the internal geometry, quasi-static and fatigue mechanical properties of glass fibre non-crimp fabric composites // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014. Vol. 56. Р. 272–279.
  • Hydro R.M. Epoxies toughened with triblock copolymers [Текст] / R.M. Hydro, R.A. Pearson // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2007. № 45. P. 1470–1481.
  • Prodromou A.G., Lomov S.V., Verpoest I. The method of cells and the mechanical properties of textile composites // Composite Structures. 2011. Vol. 93. № 4. Р. 1290–1299.
  • Коротков А.В. Разработка методики расчета параметров динамической устойчивости многослойных композитных трубопроводов летательных аппаратов. – Дисс. … канд. техн. наук. – Йошкар-Ола, 2011. – 159 с.
  • Лоскутов Ю.В., Иванов С.П., Багаутдинов И.Н., Гизатуллин Р.Г., Егоров А.В. Влияние схемы намотки на жесткость и напряженное состояние многослойных криволинейных труб из композиционных материалов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. – 2011. – № 4.– С. 57–63.
  • Лоскутов Ю.В. Прочность нефтепроводов из армированных пластиков // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 11-9. – С. 1824–1828.– URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33464 (дата обращения: 20.12.2019).
  • Дильман В.В., Полянин А.Д. Методы модельных уравнений и аналогий в химической технологии. – М.: Химия, 1988. – 304 с.
  • Байков И.Р., Жданова Т.Г., Гареев Э.А. Моделирование технологических процессов трубопроводного транспорта нефти и газа. – Уфа: УНИ, 1994. – 128 с.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp