Инженерный анализ и оптимальное проектирование горизонтальных резервуаров

• Автор: Колдин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 251 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
2. МЕТОД И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
2.1. Постановка задачи
2.2. Основные уравнения линейной теории
тонкостенных оболочечных конструкций
2.3. Сведение основных соотношений для оболочек
к обыкновенным дифференциальным уравнениям
2.4. Разложение функций внешних нагрузок в ряды Фурье
2.4.1. Нагрузки на цилиндрические элементы сосуда
2.4.2. Нагрузки на эллиптические днища сосуда
2.5. Метод численного анализа напряженно-деформированного
состояния горизонтальных резервуаров
2.6. Алгоритм численного анализа
2.6.1. Формирование матрицы начальных условий
2.6.2. Прямая ортогональная прогонка
2.6.3. Определение постоянных интегрирования
2.6.4. Обратная прогонка
2.7. Программное обеспечение численного анализа
напряженно-деформированного состояния горизонтальных резервуаров
2.8. Тестирование программного обеспечения
2.9. Испытания программного обеспечения
2.9.1. Резервуар, полностью заполненный жидкостью
2.9.2. Резервуар под действием собственного веса
2.9.3. Резервуар под воздействием ветровой нагрузки
2.9.4. Резервуар, частично заполненный жидкостью
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ МЕТОДАМИ ФИЗИЧЕСКОГО И ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Физический эксперимент
3.1.1. Методика исследования
3.1.2. Обработка экспериментальных данных
3.1.3. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
3.2. Численный анализ напряженно-деформированного состояния резервуаров
3.2.1. Методика исследования
3.2.2. Результаты численного эксперимента и их анализ
4. ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
4.1. Постановка задачи оптимального проектирования
4.2. Решение задачи оптимального проектирования
5. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
5.1. Постановка задачи
5.2. Алгоритм оптимального проектирования резервуаров
5.3. Программное обеспечение метода оптимального
проектирования резервуаров
5.4. Пример оптимального проектирования резервуара
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Листинг программного комплекса RESERVOIR
Приложение 2. Точки равномерно распределенной последовательности
Приложение 3. Технико-экономическая документация по внедрению результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
В последние 10-12 лет произошел резкий спад производства в машиностроительном комплексе России. Основными причинами этого являются:
нарушение кооперативных, технических и технологических связей производителей машиностроительной продукции,
резкое сужение рынка сбьгга,
наличие запасов продукции производства прошлых лет,
высокая себестоимость выпускаемых изделий,
устаревшие и изношенные основные фонды,
недостаток оборотных и инвестиционных средств,
опережающий рост цен на продукцию и услуги естественных монополий,
недостаточно эффективное взаимодействие финансово-кредитных организаций и реального сектора экономики,
высокий уровень налогообложения,
недостаточная структурированность машиностроительного комплекса,
ликвидация значительной части предприятий машиностроительного комплекса.
Вместе с тем, в последние годы активно развиваются отрасли, связанные с добычей,
транспортировкой, хранением и реализацией природных ресурсов страны. В развивающихся отраслях возникла необходимость технического перевооружения, модернизации и обновления основных фондов и создания новых производств. В связи с этим возросла потребность в машиностроительной продукции, особенно в нефтяной и химической отраслях. Современная стратегия экономической реформы ставит требует принципиально новых подходов к управлению и организации производства, новых конструктивных и технологических решений по производству изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками и низкой себестоимостью.
Обеспечение необходимого качества изделий может быть реализовано на основе выполнения ряда мероприятий по исследованию, разработке и освоению новых конструкций. Важную роль в этом играет инженерный анализ, под которым в настоящее время понимают комплекс расчетов на прочность, жесткость, долговечность, устойчивость разрабатываемых конструкций. Кроме того, в инженерной практике приходится решать задачи термоупругости, пластичности, выполнять гидродинамические, тепловые и другие расчеты. Не случайно на рынке сейчас невозможно найти изделия с международной торговой маркой, разработанную без применения систем инженерного анализа, методов оптимизации и других инструментальных средств.

На цилиндрические элементы воздействует внутреннее избыточное давление рс по направлению нормали к поверхности. Составляющие давления рс:
Функции нормальных (радиальных) и меридиональных (осевых) составляющих нагрузок, симметричных относительно меридиана в — 0, (четные функции угла в) разложим в ряды Фурье по косинусам:
Функции окружных составляющих поверхностной нагрузки (нечетные функции угловой координаты в) разложим в ряды Фурье по синусам. В результате получим следующие выражения для коэффициентов рядов Фурье (амплитудных значений гармоник разложения):
- для составляющих гидростатического давления (2.15), (2.16):
?/*о= л; «*)=°; Чр(г) ~0
(2.20)
(2.21)

«5-)=-— {х-0о) + Ь2во
' 71 2.
(2.22)
*Й)=С)=0> (* = 0,1,2
-для составляющих весовой нагрузки (2.17):
(2.23)
-для составляющих реакций опор (2.18), (2.19):
{я-0,)+йп2в; ,
(2.24)
9рц(п)
АЇ8іп(* + і)А ът{к-)в. 2 „
Ь+ _—і соз О эи
—соз 9Х віп квх , {к = 2, 3, ...);