Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Напряженно-деформированное состояние стеклопластиковой оболочки при бестраншейной реконструкции трубопровода большого диаметра

Диссертация: Напряженно-деформированное состояние стеклопластиковой оболочки при бестраншейной реконструкции трубопровода большого диаметра
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Несмотря на относительную простоту строения цилиндрических оболочек, возможности применения методов их расчета переплетаются сложным образом. Расчет цилиндрических оболочек представляет интерес, прежде всего потому, что они при определенных граничных условиях допускают точное решение, что позволяет выявить влияние различных параметров на окончательный результат расчета. Трубопроводы различного… Читать ещё >

Содержание

Раздел 1. Современное состояние проблемы силового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом и задачи строительства и реконструкции трубопроводов на основе стеклопластиковых материалов.

1.1. Взаимодействие трубопроводов с грунтом и расчеты напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций.

1.2. Особенности стеклопластиков как материала труб.

1.2.1. Общие положения.

1.2.2. Технические свойства, достоинства и недостатки стеклопластиковых труб.

1.2.3. Конструкция стеклопластиковых труб.

1.2.4. Прочностные характеристики стеклопластиковых труб.

1.3. Характеристика объекта исследования.

Выводы по разделу 1. Цели и задачи исследования.

Раздел 2. Определение внутренних силовых факторов в стенке стеклопластикового трубопровода, находящегося под воздействием статической и динамической нагрузок.

2.1. Расчет вертикального и бокового давления грунта на стенку трубопровода.

2.2. Расчет внутренних силовых факторов стенки жесткого стеклопластикового трубопровода при усредненных значениях вертикального и бокового давлений грунта.

2.3. Расчет внутренних силовых факторов в стеклопластиковой оболочке с учетом ее деформации и возникающего вследствие этого отпора грунта.

2.4. Влияние рабочего давления жидкости и внешней динамической нагрузки на напряженно — деформированное состояние стенки трубопровода.

2.5. Устойчивость формы поперечного сечения стеклопластикового трубопровода при вакуумировании.

Выводы по разделу 2.

Раздел 3. Определение напряженно — деформированного состояния стенки стеклопластикового трубопровода при различных вариантах его загружения.

3.1. Расчет максимальных напряжений в стеклопластиковой оболочке с учетом различия модулей сжатия и растяжения стеклопластикового трубопровода.

3.2. Физико-механические характеристики стеклопластиковых композитов.

3.3. Определение толщины стенки стеклопластикового трубопровода при различных сочетаниях его загружения.

3.4. Влияние температурных и химических деформаций на напряженное состояние стенки стеклопластикового трубопровода.

Выводы по разделу 3.

Раздел 4. Определение остаточного ресурса трубопровода с бинарной стенкой.

4.1. Основные положения механической коррозии металлов.

4.2. Определение максимальных кольцевых напряжений в металле для случая бинарной оболочки.

4.3. Расчет внутренних силовых факторов бинарной оболочки.

Выводы по разделу 4.

Напряженно-деформированное состояние стеклопластиковой оболочки при бестраншейной реконструкции трубопровода большого диаметра (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Трубопроводы различного диаметра и назначения являются важнейшей составляющей любой трубопроводной системы. Продолжительная их эксплуатация (десятки лет) неизбежно связана с увеличением риска аварий и отказов в процессе их работы. Это в свою очередь требует разработки новых и совершенствования существующих методов ремонта.

Традиционные методы ремонта подземных трубопроводов связаны, как правило, с вскрытием траншеи и значительным объемом земляных работ. Однако в практике многолетней эксплуатации трубопроводов, особенно большого диаметра (1,5 м и более) из-за развития инфраструктуры в районе их прокладки, вскрытие трубопровода традиционным методом практически исключено и технические решения по ремонту и реконструкции трубопроводов принимаются бестраншейными.

Бестраншейная реконструкция такого трубопровода связана с оценкой его остаточного ресурса, коррозионно-поврежденного в течение многих лет, технологией нанесения на внутреннюю поверхность трубы стеклопластиковой оболочки и расчету напряженно-деформированного состояния полученной бинарной конструкции. Оценка остаточного ресурса (по металлу) трубопровода большого диаметра после его реконструкции является научной проблемой.

Несмотря на относительную простоту строения цилиндрических оболочек, возможности применения методов их расчета переплетаются сложным образом. Расчет цилиндрических оболочек представляет интерес, прежде всего потому, что они при определенных граничных условиях допускают точное решение, что позволяет выявить влияние различных параметров на окончательный результат расчета.

В настоящей работе освещены результаты исследований, направленных на совершенствование методов расчета напряженно-деформированного состояния стеклопластиковой оболочки, используемой при бестраншейной реконструкции трубопровода большого диаметра и определение его остаточного ресурса (по металлу) после ремонта.

Общие выводы по работе.

1. Разработана расчетная схема взаимодействия трубопровода большого диаметра с окружающим грунтом при различных вариантах загружения трубопровода и определены внутренние силовые факторы в стенке трубопровода большого диаметра.

2. Рассчитано напряженно-де формированное состояние стенки стеклопластиковой оболочки с учетом ее анизотропии.

3. Выявлены опасные сечения стеклопластиковой оболочки, по которым определена ее необходимая толщина, обеспечивающая безопасную эксплуатацию.

4. Разработан алгоритм, позволяющий рассчитать утонение металлической стенки трубопровода большого диаметра в зоне коррозионного повреждения.

5. Разработана методика оценки остаточного ресурса (по металлу) трубопровода после его ремонта.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. — М.: Недра, 1991. — 287 с.
  2. А.В., Потапов В. Д., Державин Б. П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995. — 560 с.
  3. А .Я., Куршин JI.M. Многослойные пластины и оболочки. Тр. Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластинок. — М.: Наука, 1970.-С. 714−721.
  4. А.Я., Куршин JI.M. Трехслойные пластины и оболочки. Прочность, устойчивость и колебания. — М.: Машиностроение, 1968.- Т.2. -С.243−308
  5. С.А. Разномодульная теория упругости. М.: Наука, 1982. -320 с.
  6. С.А. Расчет пологих цилиндрических оболочек, собранных из анизотропных слоев // Изв. АН Арм ССР, серия физ.-мат., естеств. и техн. наук, Т.4, 1951, № 5.
  7. З.В., Трещев А. А. Изгиб пластин из материалов, обладающих анизотропией двоякого рода // Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула, 1994. С.70−74.
  8. В.Ф., Безрук В. М. Основы грунтоведения и механики грунтов. -М.: Высшая школа, 1986. — 239 с.
  9. Г. М. Прочность и разрушение полимеров. М.: Химия, 1984. — 279 с.
  10. И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. — М.: Наука, 1986.-560 с.
  11. A.M., Бобылев А.А. Бестраншейная замена изношенных трубопроводов полиэтиленовыми трубами
  12. A.M., Бобылев А. А. Оборудование для бестраншейной прокладки коммуникаций // РОБТ. 1996. № 1.
  13. Ф., Фокс Р., Шмидт JI. Расчет цилиндрической оболочки методом конечных элементов // Рак. техн. и косм. 1967. — № 4. — С. 170−175.
  14. В.В., Новичков Ю. Н. Механика многослойных конструкций.-М.: Машиностроение, 1980. 375 с.
  15. П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: Недра, 1982.-384 с.
  16. П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. -М.: Недра, 1976.-219 с.
  17. П.П., Березин B.JI. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1997. — 407 с.
  18. В.Е. Полимерные материалы для внутренних санитарно-технических трубопроводов // Трубопроводы и экология. 2000, № 3. С. 20−23.
  19. X. Изоляция стальных труб полиэтиленом. // Газовая промышленность. 1994, № 11. С. 33−34.
  20. Г. С., Андреев В. М., Атаров Н. М., Горшков А. А. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластики. М.: АСВ, 1995.-572 с.
  21. В.В. Осесимметричная деформация цилиндрической оболочки из стеклопластика. // Известия вузов, «Авиационная техника». — 1969, № 1.
  22. Ю.И., Меньков Г. Б. Численное решение задач для тонких длинных цилиндрических оболочек на основе восьми разрешающих алгебраических уравнений // Тр. 16 Международной конференции по теории оболочек и пластин. — Н. Новгород, 1994, т.З. — С.58−63.
  23. В.И. Физическая природа разрушения металлов. -М.: Металлургия, 1984. 280 с.
  24. .В. Общая теория оболочек и ее применение в технике. — М.: Гостехиздат, 1949. 784 с.
  25. В.И., Гнилорыбов Н. А. Обновление старых трубопроводов с помощью протяжки полиэтиленовых труб бестраншейным способом. // РОБТ. 1998, № 1.-С. 19−20
  26. И.И., Шленев М. А. Пластины и оболочки // Механика 1963. Итоги науки: ВИНИТИ АН СССР. М., 1965. — С.91−177.
  27. А.Л. Об оценках погрешностей классической теории тонких упругих оболочек // Изв. Ан. МТТ. — 1996, № 4. С.145−158.
  28. A.JI. Теория упругих оболочек. М.:Наука, 1976. — 512 с.
  29. А.Я. Прочность конструкционных пластмасс. JL: Машиностроение, 1979. — 320 с.
  30. А.Г., Старовойтов Э. И., Тарлаковский Д. В. Теория упругости и пластичности. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 416 с.
  31. А.Г., Торошин В. Н., Шалашилин В. И. Сопротивление материалов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 544 с.
  32. ГОСТ 18 599 — 83. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия.-М.: 1983.
  33. Э.И., Коган Ф. А. Современное состояние теории многослойных оболочек // Прикладная механика. — 1972, Т.8, Вып.6. — С.3−17.
  34. Э.И., Чулков П. П. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек. — М.: Машиностроение, 1973.- 172 с.
  35. А.Г., Зайнуллин Р. С., Адиев Р. К. Ресурс ремонтных муфт нефтепроводов. ИПТЭР: ТРАНСТЭК, Уфа, 2000. — 147 с.
  36. Э.М., Зайнуллин Р. С. Оценка скорости коррозии нагруженных элементов трубопроводов и сосудов давления // Физико- химическая механика материалов .- 1984, № 4.- С 95−97.
  37. Д.Ф. О приближенном решении систем нелинейных уравнений // Укр. мат. жур. -1953, № 2. С. 196−206.
  38. В.М. К теории цилиндрических оболочек // ПММ, Т. 15, 1951. -С. 531−562.
  39. В.Б. Восстановление функции и ее производных по экспериментальной информации // Сб. «Вычислительные методы и программирование». М.: Изд. МГУ, 1967.-С.96−102.
  40. А.А. Исследование напряженного и деформированного состояния многослойной цилиндрической оболочки с учетом нагрева методом начальных параметров // Тр.Моск.авиац.ин-та. — 1976, № 362. С. 18−24.
  41. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.-472 с.
  42. Р.С. Механика катастроф. Уфа.: изд. при Секретариате ГосСобрания Республики Башкортостан, 1997.- 426 с.
  43. Р.С. Определение долговечности толстостенных труб и сосудов работающих под действием внутреннего давления, температурного перепада и коррозионных сред // Химическое и нефтяное машиностроение,-1986, № 2.- 47с.
  44. А.А., Победря Б. Е. Основы математической теории термовязкоупругости. М.: Наука, 1970. — 280 с.
  45. Д.А., Яковлев Е. И. Современные методы диагностики магистральных трубопроводов.- М.: Недра, 1987.- 237 с.
  46. Д.Ф. Исследование свойств и расчет полиэтиленовых труб, применяемых в водоснабжении. М.: Стройиздат, 1964. — 265 с.
  47. Д.Ф. Трубопроводы из пластмасс. М.: Химия, 1980. — 296 с.
  48. Д.Ф. Трубопроводы из твердого поливинилхлорида. М.: Химия, 1964.-271 с.
  49. В.А. Строительная механика. Общий курс. М.: Стройиздат, 1986.-520 с.
  50. Г. К. Проблемы строительной механики подземных трубопроводов. // Строительная механика и расчет сооружений. 1967, № 4.
  51. Е.М. Очистка полости и испытание магистральных и промысловых трубопроводов. М.: Недра, 1972. — 298 с.
  52. В.Н., Коварский JI.M., Тимофеев С. И. Расчет трехслойных конструкций. — М.: Машиностроение, 1984. — 304 с.
  53. М.А. Ползучесть и релаксация. М.: Высшая школа, 1976. — 277 с.
  54. И. Ремонт действующих трубопроводов. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1991, № 7.
  55. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1977. — 631 с.
  56. Н.А. Моделирование изгиба составных пластин из разносопротивляющихся материалов. Дис. к.т.н. — Тюмень: ТюмГНГУ. — 1999. С. 138.
  57. В.И., Дорогин А. Д., Бочагов В. П. Расчет многослойных пластин экспериментально-техническим методом // Строительная механика и расчет сооружений. — 1983, № 2. — С.9−71.
  58. Ю.И. Бестраншейный ремонт местных повреждений подземных трубопроводов. // РОБТ, 1997, № 8. С. 37−39.
  59. Г. Л. Коррозия металлов под напряжением. М.: Металлургия, 1979. — 380 с.
  60. B.C. Пластмассовые газопроводы. М.: Недра, 1970. — 245 с.
  61. B.C. Расчет подземных полиэтиленовых газопроводов на прочность. // Труды саратовского института «Гипрониигаз», 1966, вып. 5.
  62. С. Локальные нагрузки в пластинах и оболочках. — М.: Мир, 1978.-204 с.
  63. С.А., Данилин А. Н. Изгиб слоистых балок. // Прочность, устойчивость и колебания тонкостенных конструкций. М.: Стройиздат, 1988. -287 с.
  64. Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1968. -400 с.
  65. Механика грунтов, основания и фундаменты / Под ред. С. Б. Ухова, В. В. Семенова, В. В. Знаменского и др. М.: Высшая школа, 2004. — 566 с.
  66. В.В. сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972.-327 с.
  67. Х.М. Об области применимости приближенной теории оболочек Кирхгофа-Лява. ПММ, 1974, T. l 1, вып. 5. — С. 517−520.
  68. Х.М., Галимов К. З. Нелинейная теория упругих оболочек. -АН СССР, Казанский филиал, Казань. 1957.
  69. A.M., Бородавкин П. П. Прочность магистральных трубопроводов.- М.:Недра, 1984.-245с.
  70. И. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987. — 397 с.
  71. Нелинейная теория оболочек / Х. М. Муштари. М.:Наука, 1990. — 223 с.
  72. Ю.В. О предельном состоянии слоистых и конструктивно-ортотропных цилиндрических оболочек //Инженерный журнал, МТТ, 1966, № 5
  73. .В. Локальные задачи прочности цилиндрических оболочек. — М.: Машиностроение, 1983. — 248 с.
  74. В.В. Теория тонких оболочек. Л.: Судпромги, 2-е доп. и перераб. изд, 1962.-431 с.
  75. В.А., Харькин В. А. Стратегия и методы восстановления подземных трубопроводов. М.: Стройиздат, 2001. — 96 с.
  76. Ортега Д, Рейнболдт В. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными. М.: Мир, 1975. — 576 с.
  77. Основания, фундаменты и подземные сооружения. / Под. ред. Горбунова-Посадова М.И., Ильичёва В. А., Крутова В. И и др. (Справочник проектировщика). М.: Стройиздат, 1985. — 480 с.
  78. В.Н., Андреев С. В. Уравнения нелинейной теории трехслойных оболочек со слоями переменной толщины при произвольных перемещениях // Прикл. пробл. мех. оболочек. — Казань, 1989. — С. 63−76
  79. И.Ю. Анализ некоторых вариантов приближенных теорий расчета многослойных пластин. // Прикладная механика. 1987, т.23.7 С. 63−72.
  80. В.В. Метод последовательных нагружений в нелинейной теории пластин и оболочек. — Саратов: Изд. Сарат. ун-та, 1975. 173 с.
  81. JI.H. Коррозия под напряжением.- Киев.: Вища школа, 1986. -142 с.
  82. В.Г., Вериженко В. Е. Линейные и нелинейные задачи расчета слоистых конструкций. — Киев: Будивельник, 1986. — 176 с.
  83. .Е. Механика композиционных материалов. М.: МГУ, 1984. -400 с.
  84. .Е., Георгиевский Д. В. Лекции по теории упругости. М.: Эдиториал УРСС, 1999. — 208 с.
  85. .Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами. М.: МГТУ им. Баумана, 1993.
  86. В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1977. — 280 с.
  87. Р. Расчет на прочность трубопроводов, заложенных в грунт. М.: Стройиздат, 1964.
  88. Применение полиэтиленовых труб для внутри промысловых трубопроводов. М.: Недра, 1986. 33 с.
  89. Промысловые трубопроводы и оборудование. / Под. ред. Мустафина Ф. М., Быкова Л. И., Гумерова А. Г. и др. М.: Недра, 2004. 662 с.
  90. А.О., Соколовская И. И., Шульга Н. А. Сравнительный анализ некоторых вариантов сдвиговых моделей в задачах равновесия и колебания многослойных пластин // Прикладная механика. — 1983, т. 19,№ 7. С.84−90
  91. А.Р. Составные стержни и пластинки. М.:Стройиздат, 1986.-316 с.
  92. А.Р. Теория ползучести. М.: Стройиздат, 19 687. 416 с.
  93. А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1978. — 287 с.
  94. B.C. и др. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов. М.: Стройиздат, 1985. — 304 с.
  95. В.Г. и др. Стеклование полимеров. М.: Химия, 1987. — 189 с.
  96. А.А., Михайлов А. П. Математическое моделирование. -М.: Физматлит, 2001.-320с.
  97. И.В., Галимов Н. К. О сведении расчета двухслойных и многослойных оболочек к расчету однослойных. // Изв.Казанск.фил.АН СССР, серия физ.-мат., естеств. и техн. наук, 1960, № 14.
  98. Дж. Основы учения о коррозии и защите металлов. М.: Мир, 1978. — 224 с.
  99. СНиП 11−18−76 Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1977, 47 с. 102. СНиП 2. «Водоснабжение"103. СНиП 2. «Мосты и трубы"104. СНиП 2. «Тепловые сети»
  100. СНиП 2.01.07−85 «Нагрузки и воздействия», М. 1986.
  101. СНиП 2.02.01−83 «Основания зданий и сооружений»
  102. СНиП 2.05.06−85 «Магистральные трубопроводы»
  103. Справочник по сопротивлению материалов. / Под. ред. Писаренко Г. С., Яковлева А. П., Матвеева В. В. Киев: Наукова думка, 1988. — 736 с.
  104. Строительная механика. Основы теории с примерами расчетов. / Под. ред. Саргеяна А. Е. М.: Высшая школа, 2004. 416 с.
  105. Г. А. Строительная механика трубопровода. М.: Недра, 1967.-312 с.
  106. Е.Е. Строительная механика трубопроводов. М.: Недра, 1967.- 220 с.
  107. Технология ремонта и замены напорных трубопроводов // РОБТ № 1, 1998. — С.23−29.
  108. С.П. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1946. т.2. — 456 с.
  109. С.П., Гере Дж. Механика материалов. СПб. Изд. «Лань». — 2002. 672 с.
  110. ТУ 2248 058 — 203 539 — 99. Трубы аримированные многослойные. Технические условия. М.: ОАО «МИПП НПО ПЛАСТИК», 1997. — 17 с.
  111. В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 200. — 592 с.
  112. М.Е. Основы теоретической механики грунтов. М.: Стройиздат, 1971.-319с.
  113. Г. Б. Расчет ортотропных составных пластинок // Известия вузов, «Строительство». 1992, № 4. С. 29−32.
  114. Л.Я. Долгосрочный прогноз опасности грунтовой коррозии металла. М.: Недра, 1965.
  115. Н.А. Механика грунтов (краткий курс). М. -1983.
  116. С.В., Горковенко А. И., Гербер А. И., Гостев В. В. Расчет остаточного ресурса трубопровода с бинарной стенкой «металл-стеклопластик» // Известия вузов, «Нефть и газ». — ТюменыТюмГНГУ, № 5, 2005. — С. 58−62.
  117. С.В., Красовская Н. И., Красников М. А. Экспериментальные исследования физико-механических свойств армированных полиэтиленовых труб.// Нефть и газ. Тюмень, ТюмГНГУ. — 2002, № 6. — С.79−81.
  118. Ю.Е. Геометрические нелинейные уравнения теории ортотропных составных оболочек// Известия вузов, «Строительство и архитектура» 1989. — № 8. С. 31−35.
  119. Ю.Е. Нелинейная теория и расчет составных пластин и оболочек// Прогресс и безопасность: Тезисы докл. Всесоюзной научно-практической конференции, Тюмень. — 1990. -С.91−93.
  120. Ю.Е. Нелинейная теория изгиба и расчет составных пластин и пологих оболочек переменной жесткости: Автореферат дис. докт.техн.наук. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. — 40 с.
  121. Ю.Е., Бочагов В. П., Фокин А. А. Напряженное состояние в угловых зонах шарнирно-опертой составной пластины // Известия вузов, «Строительство и архитектура». 1990. — № 6. — С.24−29.
  122. Ю.Е., Донкова И. А. Осесимметричная деформация составных цилиндрических оболочек // Проблемы эксплуатации и ремонтапромысловых и магистральных трубопроводов: Сб.науч. трудов. — Тюмень: ТюмГНГУ. 1999. — С. 102−108.
  123. Ю.Е., Колосов В. И., Фокин А. А. Нелинейный изгиб составной пластины // Известия вузов, «Строительство и архитектура». — 1990. -№ 7. — С.25−29.
  124. Г. Ф. Сварка и монтаж трубопроводов из полимерных материалов. М.: Стрпойиздат, 1990. — 221 с.
  125. Э.М., Герникин В. И. Устойчмвость подземных трубопроводов. М.: Недра, 1968 г.
  126. Lattam C. Toledano A., Murakami N. A shear deformable two-layer plate element with inter layer slip // Int. J. Numen, Meth. Eng. 1988. — 26, № 8. — p. 1769−1789/
  127. Medri Gianluca // A nonkinear elastic model for isotropic material with different behavior in tension and compression / Trans. ASME. J. Eng. Mater. Technol. 1982. 1. -p 26−28.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!