Собственные колебания криволинейных участков тонкостенных трубопроводов с протекающей жидкостью

• Автор: Березнёв, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Обзор исследовании в области колебаний трубопроводов

1.1 Решение задачи о собственных колебаниях трубопроводов в рамках теории стержней

1.1.1 Колебания прямолинейных трубопроводов

1.1.2 Колебания криволинейных участков трубопровода

1.1.3 Учет влияния скорости потока жидкости

1.2 Исследование собственных колебаний тонкостенных трубопроводов большого диаметра на основе теории оболочек
1.2.1 Собственные колебания замкнутых цилиндрических оболочек прямолинейных трубопроводов большого диаметра

1.2.2 Собственные колебания замкнутой цилиндрической оболочки с потоком жидкости

1.2.3 Собственные колебания тороидальных оболочек и криволинейных участков незаполненного трубопровода
1.2.4 Приближенное решение в рамках теории оболочек задачи о колебаниях криволинейных участков трубопровода с потоком жидкости
1.3 Задачи, рассмотренные в диссертации
Глава 2 Уравнения движения криволинейного участка
трубопровода с потоком жидкости
2.1 Постановка задачи
2.2 Уравнения движения тороидальной оболочки
2.3 Определение гидродинамического давления, вызванного
потоком жидкости
Глава 3. Решение задачи о собственных колебаниях
криволинейного участка трубопровода
3.1 Решение системы дифференциальных уравнений
движения тороидальной оболочки
3.2 Методика определения частот собственных колебаний криволинейного участка трубопровода Глава 4. Исследование собственных колебаний
криволинейных участков трубопровода с потоком
жидкости
4.1 Собственные колебания криволинейных участков
стального трубопровода
4.2 Собственные колебания криволинейных участков трубопроводов из полиэтиленовых труб
4.3 Учет влияния внутреннего гидростатического давления
на частоты собственных колебаний трубопроводов
4.4 Сравнение результатов исследований с имеющимися в
литературе данными
5. Общие результаты и выводы
Список литературы


Однако в этих нормативных документах мало внимания уделено весьма важной составляющей обеспечения надежности при эксплуатации - его динамическому расчету. Так, например, в СНиП 2-* всего-навсего рекомендуется произвести проверочный расчет надземных трубопроводов на резонанс при скоростях ветра, вызывающих колебания трубопровода с частотой, равной частоте его собственных колебаний (п. СНиП). При этом трубопровод рекомендуется рассматривать как стержень (прямолинейный или криволинейный). В нормах ПНЛЭ Г-7-2- указана более конкретная рекомендация - требование выполнения «условия отстройки» собственных частот трубопровода для первых трех форм колебаний от частот возбуждения. При этом собственные частоты трубопровода рекомендуется также определять по элементарной теории стержней. Указанные нормативные требования явно устарели, учитывая общую тенденцию увеличения диаметров труб магистральных трубопроводов (до мм и более) и увеличение внутреннего давления в напорных трубопроводах до МПа и выше. Современные тонкостенные трубопроводы большого диаметра являются тонкими оболочками, цилиндрическими или тороидальными, и к расчету этих трубопроводов, в том числе к динамическому расчету, следует привлекать теорию тонких оболочек и учитывать имеющееся внутреннее давление. Это позволит до некоторой степени приблизить расчетные схемы к реальным трубопроводам и поможет избежать многочисленные аварии, вызывающие большой материальный ущерб и нарушение экологической обстановки. Другая проблема, связанная с совершенствованием динамического расчета трубопроводов и возникшая в связи с анализом крупной аварии Трансарабского трубопровода в середине прошлого века - учет влияния скорости потока протекающей в прямолинейном трубопроводе жидкости на частоты и формы его колебаний. Эта проблема была решена X. Эшли [7] в рамках стержневой теории и существенно уточнена в работе В. И. Феодосьева []. Дальнейшее совершенствование решения этой проблемы для прямолинейных и. Эта же проблема для прямолинейного трубопровода, представленного в виде замкнутой цилиндрической оболочки с потоком жидкости, была решена во второй половине прошлого века A. C. Вольмиром []. Использование этого решения для определения частот и форм собственных колебаний криволинейных тонкостенных трубопроводов с протекающей жидкостью позволило лишь приближенно исследовать только слабоизогнутые трубопроводы. Поэтому задача исследования собственных колебаний тонкостенного криволинейного трубопровода с потоком жидкости как тороидальной оболочки является актуальной, имеющей и теоретическое и практическое значение. Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры «Строительная механика» Тюменского Архитектурно-Строительного Университета, научному руководителю - доценту Соколову Владимиру Григорьевичу, профессору Мальцеву Льву Евгеньевичу, доценту Лободенко Ф Елене Ивановне, за заботу и постоянное внимание к работе над диссертацией. Для определения основных характеристик динамического расчета трубопроводов, т. Во многих пособиях по расчету трубопроводов [2,,,6] и в некоторых нормативных документах [] для определения частот и форм собственных колебаний надземных незаполненных прямолинейных трубопроводов предлагается использовать известные формулы для однопролетных и многопролетиых балок. При заполнении трубопровода транспортируемым продуктом учитывается погонная масса этого продукта. Для частоты і-ой формы колебаний, когда на длине трубопровода с шарнирно закрепленными концами укладывается і продольных полуволн, коэффициент а і принимает значения а,- = і-к(і = 1,2,3. Для миогопролетных трубопроводов применяются формулы, определяющие собственные частоты колебаний неразрезных многопролетных балок (см. Собственные частоты изгибных колебаний в плоскости кривизны криволинейных участков надземных трубопроводов, продольные оси которых очерчены по дуге окружности радиуса Я, определяются в рамках теории стержней по формулам для круговых арок [,,]. Для криволинейных участков заполненного надземного трубопровода кругового очертания с шарнирно неподвижным закреплением концов (см.