Расчет оптимальной толщины трубы, подверженной наружной коррозии под напряжением

Многие конструкции находятся под совместным действием механических напряжений и химически активных средств. Подобные условия могут вызвать процесс так называемой механохимической коррозии, скорость которой линейно зависит от главных напряжений, то есть увеличивается с ростом напряжений. В данной работе рассматривается случай односторонней внешней равномерной коррозии. Проектирование конструкций без учета механохимической коррозии может привести к их преждевременному разрушению, а задание большого запаса по толщине конструкции - к неэкономному расходу материала и утяжелению конструкции. Поэтому с точки зрения безопасности и экономики важно уметь точно рассчитывать начальные размеры конструкции, необходимые для обеспечения требуемого срока службы. Представленная статья посвящена расчету оптимальной толщины линейно упругой цилиндрической трубы под внешним и внутренним давлением. Найдена зависимость начальных размеров конструкции от требуемого срока службы, что позволяет найти оптимальные размеры изделия, а это впоследствии обеспечивает предотвращение неблагоприятных исходов при его эксплуатации. Построены графики, иллюстрирующие данные результаты, а также с их помощью исследовано влияние внешнего и внутреннего давления на долговечность рассматриваемых конструкций. Доказан упрочняющий эффект, оказываемый внешним давлением при фиксированном внутреннем давлении. В настоящей работе задача сводится к обыкновенному дифференциальному уравнению относительно искомого радиуса трубы. Решение построено для таких соотношений размеров трубы и внешнего и внутреннего давлений, при которых максимальным по абсолютной величине нормальным напряжением является окружное напряжение.