Исследование напряженно-деформированного состояния и динамического поведения трубопровода

Цель: совершенствование методов расчёта напряжённо-деформированного состояния, перемещений и скоростей трубопроводов, в том числе разработка математической модели оболочечных колебаний трубы. Разработан эффективный численно-аналитический алгоритм ускоренной сходимости для нахождения собственных частот и форм колебаний трубопровода, транспортирующего жидкость. Алгоритм реализован в виде программы в системе Maple. С помощью этой программы найдены собственные частоты и формы колебаний трубопровода, лежащего на упругом основании. Выполнен параметрический анализ задачи об установившихся вынужденно-параметрических осесимметричных колебаний прямолинейного трубопровода подземного залегания, находящегося под действием пульсирующего давления в транспортируемой среде. Показано влияние параметров системы транспортируемая среда – трубопровод – грунт на амплитуды, виброскорости и виброускорения колебаний стенки трубопровода. Разработаны: математическая модель для исследования динамической устойчивости колебаний пространственных искривленных участков трубопровода, возбуждаемых гармоническими пульсациями давления; методики формирования трехмерных конечно-элементных моделей с использованием препроцессорных средств распространенных универсальных программных комплексов. Получено точное аналитическое решение задачи о продольном ударе жестким телом конечной массы по торцу трубопровода, помещенного в винклеровскую среду, с учетом сухого трения на поверхности контакта, а также при действии на торце трубопровода экспоненциально падающей динамической нагрузки (моделирование подрыва заряда взрывчатого вещества). Исследована зависимость волновой картины от соотношения между механическими параметрами трубопровода, ударной массой тела и его скоростью. Вычислено распределение остаточных деформаций и напряжений в трубопроводе.