Аналитические методы расчета динамических характеристик прямолинейных тонкостенных трубопроводов большого диаметра при наземной прокладке

Объект исследования - нaземные, тонкостенные, магистральныe трубопроводы большого диаметра. Изучены свободные и парaметрические колебания, статическая и динaмическая устойчивость наземных тонкостенных магистральных трубопроводов большого диаметра. Цель исследования - разработать методику динамического расчета прямолинейных участков тонкостенных трубопроводов большого диаметра при наземной прокладке, со стационарным и нестационарным потоком нефти и газа, с учетом параметра продольной сжимающей силы и упругого основания грунта. Задачи исследования: изучить существующие методы динамического расчета нефте- и газопроводов при наземной прокладке; решить контактную задачу с учетом взаимодействия трубопровода с грунтом по узкой полосе; на основании геометрически нелинейного варианта полубезмоментной теории цилиндрических оболочек получить уравнение движения наземного нефте- и газопровода с учетом всех составляющих сил инерции, внутреннего рабочего давления, скорости потока протекающей жидкости, параметра продольной сжимающей силы и упругого основания грунта; для системы «труба - газ», «труба - нефть» при различных геометрических характеристиках изучить влияние упругого основания грунта, внутреннего рабочего давления, параметра продольной сжимающей силы на частоты свободных колебаний; получить выражения в аналитическом виде для параметра критической продольной сжимающей силы наземных нефте- и газопроводов, вызывающей потерю статической устойчивости; решить задачу о параметрических колебаниях и динамической устойчивости нефте- и газопроводов при наземной прокладке, с построением модифицированных диаграмм Айнса - Стретта, при различных геометрических и механических характеристиках. Представлены: решение контактной задачи, разработка расчетной схемы для наземных трубопроводов с учетом взаимодействия трубы с грунтом по узкой полосе; решение задачи о свободных колебаниях наземных, тонкостенных, прямолинейных участков трубопроводов большого диаметра, подверженных действию стационарного внутреннего рабочего давления, параметра продольной сжимающей силы, потока протекающей жидкости (для нефтепровода) и влияния упругого основания грунта; аналитические зависимости для определения влияния упругого основания грунта, внутреннего рабочего давления, параметра продольной сжимающей силы, стационарного потока жидкости на частоты свободных колебаний, при различных геометрических характеристиках; аналитические зависимости для определения параметров критических продольных сжимающих сил для наземных тонкостенных, прямолинейных участков нефте- и газопроводов с учетом влияния упругого основания грунта; решение задачи о параметрических колебаниях наземных трубопроводов, подверженных действию нестационарного внутреннего рабочего давления, продольной сжимающей силы, скорости потока протекающей жидкости (для нефтепровода). Осуществлены при помощи диаграмм Айнса - Стретта построение и анализ областей динамической неустойчивости от действия нестационарного потока газа и нефти в трубопроводах при различных значениях механических и геометрических характеристик.