Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор исследований по оценке надежности подводных переходов магистральных трубопроводов и методам оценки их НДС
1.1. Фактическая надежность подводных переходов.
1.2. Реальные условия эксплуатации, методы ремонта, появление криволинейных участков на подводных переходах
1.3. Математические модели расчета НДС подводных переходов. Нормативные нагрузки
1.4. Учет реальных условий эксплуатации подводных переходов в математических моделях расчета НДС
1.5. Цель и задачи работы
Глава 2. Разработка математической модели расчета ндс подводных переходов с учетом условий эксплуатации
2.1. Выбор математической модели
2.2. Расчет компонент тензора напряжений
2.3. Математическая модель статической деформации и НДС подводных переходов
2.4. Выводы Главы 2
Глава 3. Исследование влияния конструкционных и режимных параметров на НДС подводных переходов
3.1. Планирование эксперимента и регрессионный анализ в задачах численной оценки влияния раз личных параметров на исследуемую величину 81
3.2. Исследование влияния длины, глубины, диаметра и давления на НДС подводного перехода 86
Глава 4. Исследование влияния условий эксплуатации на НДС подводных переходов 97
4.1. Исследование влияния продольной силы, связанной с движением транспортируемого потока 97
4.2. Исследование влияния условий закрепления 101
4.3. Исследование влияния условий эксплуатации и геометрических параметров 109
Глава 5. Экспериментальная оценка изменения упругой линии перехода и расчет НДС 115
5.1. Расчет НДС перехода, вызванного действием нагрузки, распределенной по внутренней поверхности трубы 115
5.2. Экспериментальная оценка изменения упругой линии и расчет НДС перехода 119
Основные результаты работы 123
Литература
- Реальные условия эксплуатации, методы ремонта, появление криволинейных участков на подводных переходах
- Учет реальных условий эксплуатации подводных переходов в математических моделях расчета НДС
- Исследование влияния длины, глубины, диаметра и давления на НДС подводного перехода
- Исследование влияния условий эксплуатации и геометрических параметров
Введение к работе
з .
Актуальность темы диссертации.
Одним из наименее надежных элементов системы магистральных трубопроводов являются переходы через естественные препятствия, в частности, подводные переходы.
Несмотря на наличие резервных ниток, регулярное обследование и все возрастающий объем ремонтно-восстановительных и ремонтно-профилактических работ, эксплуатация переходов сопровождается большим количеством аварийных ситуаций, связанных с изменение русла, выпучиванием трубопровода из траншеи, механическими повреждениями, неэффективной работой пригрузов и так далее. Такая ситуация связана с тем, что на переход в процессе эксплуатации действует комплекс сил, причем параметры некоторых из них в процессе проектирования не учитываются. Появление этих сил часто носит случайный характер и не может быть предсказано заранее, то есть, каждый переход эксплуатируется в индивидуальных условиях, определяемых набором и интенсивностью действующих нагрузок. Исходя из этого, повышение надежности работы переходов, прежде всего, должно быть связано с оценкой всех действующих нагрузок и напряженно-деформированного состояния (НДС) стенки трубы.
В настоящее время при проектировании не учитываются все факторы, определяющие НДС перехода, в том числе, пространственная геометрия и движение транспортируемого продукта. Пренебрежение этими факторами вносит непредсказуемую погрешность в результаты расчетов и, следовательно, снижает работоспособность переходов.
Величина действующих на переход нагрузок определяет его техническое состояние в текущий момент и форму упругой линии трубопровода, поэтому существует взаимосвязь параметров упругой линии перехода и действующих нагрузок. Анализ этой взаимосвязи может проводиться в виде решения как
прямой задачи - расчета параметров упругой линии по заданным нагрузкам, так и обратной — оценки напряжения трубопровода по измеренным параметрам упругой линии.
При этом принципиальным является вопрос о том, насколько используемые математические модели отражают процессы, возникающие при эксплуатации подводных переходов.
Вышеизложенное определяет актуальность темы диссертации.
Цель диссертационной работы — повышение надежности работы подводных переходов на основе усовершенствования методов расчета реальных напряжений и оценки взаимосвязи параметров упругой линии с действующими нагрузками, в том числе, не учитываемыми в процессе проектирования.
Основные задачи исследования.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие задачи:
1.Разработана математическая модель оценки статической составляющей напряжения подводных переходов с учетом реальной геометрии и движения транспортируемого продукта;
2.Исследовано влияние конструкционных и технологических параметров на НДС подводных переходов;
З.Исследовано влияние условий эксплуатации — условий закрепления — на НДС и упругую линию перехода;
4.Разработана расчетно-экспериментальная методика оценки НДС подводного перехода по параметрам упругой линии.
Научная новизна.
Предложена математическая модель, учитывающая влияние нормативных нагрузок и нагрузок, связанных с реальной геометрией и движением транспортируемого потока, на статическую составляющую напряжения перехода.
В результате анализа разработанной модели методами планирования эксперимента и регрессионного анализа установлены факторы, определяющие статическую составляющую напряжения, и степень их влияния.
Разработан алгоритм расчета продольных напряжений и изгибающих моментов, связанных с движением транспортируемого потока в подводных переходах.
Практическая ценность.
Установлено, что учет продольной силы и вызванных ею изгибающих моментов, связанных с реальной геометрией перехода и движением транспортируемого продукта, приводит к изменению упругой линии, абсолютной величины продольной компоненты и соотношения кольцевых и продольных компонент напряжения в переходе.
Получена зависимость максимальной величины напряжения изгиба от геометрических параметров перехода и работоспособности балластировочного оборудования. Установлены условия эксплуатации, при которых условие прочности может быть нарушено.
Разработана расчетно-экспериментальная методика оценки напряжения в переходе, учитывающая нормативные нагрузки и нагрузки, связанные с реальной геометрией и движением транспортируемого потока.
На защиту выносятся следующие положения и основные результаты:
1.Математическая модель расчета статической составляющей напряжения в подводном переходе, учитывающая нормативные нагрузки и нагрузки, связанные с реальной геометрией и движением транспортируемого потока.
2.Методика оценки влияния условий закрепления, давления транспортируемого продукта и геометрии перехода на НДС перехода.
3.Методика оценки статической составляющей напряжения эксплуатируемых переходов.
Апробация работы.
6 Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях, посвященных проблемам повышения надежности и эффективности трубопроводного транспорта, в том числе, на:
ежегодная научно-техническая конференция преподавателей и сотрудников УГТУ. Ухта, 16-19 апреля, 2004.
совещание ОАО "Газпром" по вопросам разработки, испытаний и применения оборудования для переизоляции магистральных газопроводов. Нижний Новгород, 8-9 декабря, 2005.
ежегодная научно-техническая конференция преподавателей и сотрудников УГТУ. Ухта, 18-21 апреля, 2006.
3-ей Международной Конференции "Обслуживание и ремонт газонефтепроводов". Сочи, 2-7 октября, 2006.
Публикации.
По материалам диссертационного исследования опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и содержит 132 страницы машинописного текста, 11 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 99 наименований.
Реальные условия эксплуатации, методы ремонта, появление криволинейных участков на подводных переходах
Катодная защита при высоких плотностях тока может протекать по механизму образования в дефектах изоляции атомарного водорода. Скопление водорода приводит к отслаиванию покрытий в водных средах и может создавать опасность растрескивания наиболее твердых околошовных участков стенки трубы. Диагностика дефектов в подводных трубопроводах является ключевым направлением общей стратегии их целостности. В процессе длительной эксплуатации труб из-за физико-химического воздействия, влияния напряжения и коррозионности среды происходит изменение структурного состояния металла, что оказывает влияние на его конструктивную прочность. Основные факторы, от которых зависит сопротивление разрушению металла труб, можно условно разделить на две группы: внутренние (структурные) и внешние (эксплуатационные).
К первой группе относятся изменения структурного состояния, связанные с процессами накопления дефектов кристаллического строения, типа микротрещин, под влиянием силовых и химических воздействий в ходе длительной эксплуатации. Коррозионные повреждения, которые могут развиваться в нескольких плоскостях, часто труднее выявить и оценить, чем механические, для которых обычно характерно распространение в одной плоскости. Коррозия может приводить к утончению стенок трубопровода, образованию локальных питтинговых язв или зон сплошной коррозии, одиночных или разветвленных трещин. По мере старения трубопроводов увеличивается вероятность развития существующих и появление новых коррозионных повреждений. Коррозия остается одной из наиболее частых причинит повреждений и аварий. Наряду с коррозионными дефектами в стенках труб обнаруживается много дефектов металлургического характера типа расслоений металла, а также дефектов геометрии, возникающих при строительно-монтажных работах (вмятины, гофры). К внешним факторам разрушения металла относятся: уровень рабочего давления, температура перекачки, коррозионно активная среда, подвижки грунта (в том числе вследствие регулярных паводков, оползней, землетрясений и т.п.). Известные в настоящее время критерии применимы для ограниченного числа коррозионных повреждений. Не существуют какие-либо правила долговременной стратегии в отношении трубопроводов, в которых выявляются тысячи коррозионных зон, которые не могут быть немедленно подвергнуты обследованию и ремонту. Очень трудно ответить на вопрос, как будет развиваться коррозия находясь под слоем защитной изоляции. Следует также учитывать и тенденцию к разрастанию и слиянию коррозионных пятен. Хотя каждое из пятен не угрожает целостности трубопровода, при их слиянии может возникнуть угроза повреждения. Согласно современным представлениям о долговечности магистральных нефтепроводов, эксплуатирующихся в условиях коррозионно-усталостного нагружения, расчетное число циклов до разрушения должно составить 12.000 (при среднестатистической частоте малоциклового нагружения, равной примерно одному циклу в сутки и нормативном сроке эксплуатации, равном 33 годам). При таких условиях повышение долговечности трубопровода может быть достигнуто за счет снижения давления перекачиваемого продукта или замены трубопровода. Давление продукта для обеспечения долговечности должно соответствовать величине кольцевых напряжений в стенке трубы, равной 0.7 ат. Близкие значения величин кольцевых напряжений оговорены в стандартах ряда зарубежных стран. Так, в американском стандарте ASME B31.G [85] оно составляет 0.72 стт. Обнаружение коррозионных дефектов, которые являются основной причиной аварий магистральных нефтепроводов (около 35 %), выполняют с помощью ультразвуковых и магнитных дефектоскопов. Ультразвуковые дефектоскопы позволяют осуществлять прямое измерение толщины стенки трубопровода, более точно определять геометрические параметры и однозначно интерпретировать протяженные дефекты потери металла, расслоения, неметаллические включения. Магнитные снаряды типа MFL измеряют толщину стенки с меньшей точностью, но лучше выявляют небольшие глубокие потери металла, которые в отличие от протяженных дефектов не могут, с точки зрения прочности, привести к разрушению трубы. Данной трубе и конкретному типу дефектов в ней. Достоинством магнитных снарядов является возможность выявления дефектов поперечных сварных швов (непроваров, несплавлений, шлаковых включений). Для обнаружения трещиноподобных дефектов в сварных швах (сварочные трещины, непровары корня шва, подрезы, несплавления и т.п., усталостные трещины, развивающиеся из дефектов сварных швов и основного металла стенки трубы, стресс-коррозирнное растрескивание) используется ультразвуковой дефектоскоп "Ультраскан CD".
Накопление информации о каждом конкретном дефекте по результатам 2+3 обследований позволяет определять остаточный ресурс трубопровода, назначать безопасные режимы его эксплуатации, планировать во времени их ремонт.
Оценка степени повреждения трубопровода позволяет определить максимальное давление, при котором трубопроводы могут эксплуатироваться в безопасном режиме без ремонта выявленных дефектов или определить условия, при которых необходимы ремонт или замена поврежденных участков.
Учет реальных условий эксплуатации подводных переходов в математических моделях расчета НДС
На реках с гравелистыми грунтами паводок может проходить несколько недель, не успевая оказать значительного воздействия на рельеф дна. В то же время на реках с высокой подвижностью грунта переформирование русла происходит интенсивно, часто в течение нескольких дней и даже часов. При устройстве подводных траншей, разрабатываемых на переходах до паводка и оставляемых открытыми до меженных уровней, происходит их замыв, поскольку с сезонными изменениями глубин, скоростей течения и уклонов меняются места аккумуляции и размыва наносов. Дноуглубительные работы изменяют форму перекатов, ширину русла и высоту меженных уровней. В годы с высоким уровнем воды скорость перемещения перекатов и излучин вниз по течению увеличивается от 100 [м] в год до нескольких метров в сутки. При таких условиях возникают аварийные ситуации на подводных переходах.
На больших реках разрушению берегов способствует действие ветра вследствие образования волн и навала льда, плывущего к берегу. Поскольку высота ветровых волн прямо пропорциональна ширине водной преграды, то разрушение берегов происходит как во время разливов, так и в меженный период.
Существенное влияние на процесс руслообразования оказывает молевой сплав. Затонувшие топляки, скапливаясь на дне, затрудняют глубинную эрозию, зато удары плывущих бревен разрушают береговые откосы.
Построенный подводный переход влияет на естественный русловой процесс. Деформация русла в месте выбранного створа перехода будет зависеть от характера и интенсивности русловых переформирований участка реки выше створа сооружения. Подводный трубопровод, уложенный без учета возможной деформации русла, в результате эрозионных явлений будет провисать в створе перехода. С момента провисания трубопровода размывающее действие потока воды, обтекающего трубопровод снизу, будет увеличиваться с одновременным удлинением безопорного участка и стрелки прогиба. Максимальные напряжения от веса провисающего трубопровода возникают в местах заделки в грунт. В результате воздействия потока, вызывающего колебания трубопровода, могут возникнуть знакопеременные нагрузки, которые приводят к нарушению поверхности изоляции и к изменению структуры металла на границах провисающих участков и повышению хрупкости стали. Трубопроводы могут прокладываться на узком или широком участке реки. На узком участке возникают большие скорости при одинаковых расходах воды в реке и средних глубинах и, следовательно, при равных геологических условиях возможны более частые и значительные деформации русла. В случае размыва дна на узком участке реки провисающий трубопровод будет испытывать большее гидродинамическое давление. Поэтому для сооружения перехода иногда целесообразнее выбирать более широкий участок реки, несмотря на связанное с этим увеличение длины трубопроводов. Затраты на сооружение перехода, как правило, не увеличиваются, так как на более узком участке потребуется большее заглубление трубопровода с соответствующим повышением стоимости подводных земляных работ, техническими трудностями по прокладке и во время эксплуатации. Подводные трубопроводы на обнаженных и провисающих участках, кроме динамического воздействия потока, подвержены истирающему действию влекомых насосов. Кроме того, обнаженный трубопровод приводит к повышению возможностей повреждения от судовых якорей, волокуш, а также обрастанию различными водными организмами. На безопасность эксплуатации трубопроводов различного назначения, проходящих в одном техническом коридоре, влияет ряд факторов как общих, так и индивидуальных для каждого трубопровода. К общим - можно отнести не только характеристики природной окружающей среды, но и антропогенного фактора: - русловые переформирования, вызванные воздействием работ, выполняемых владельцами подводных переходов, а также сторонними организациями в техническом коридоре и за его границами в пределах зоны влияния на русловые процессы; - характеристики судоходства, особенно в меженный период; - взаимное пространственное положение ниток трубопроводов в пойменной зоне, что важно для разработки индивидуальных и совместных мероприятий по ликвидации аварий; - взаимное влияние трубопроводов и их электрохимической защиты от коррозии на коррозионную ситуацию в коридоре. Анализ надежности работы переходов позволит выявить основные проблемы, возникающие при их эксплуатации. Ряд проблем связан с тем, что на стадии выбора створа перехода недостаточно прорабатываются вопросы переформирования русла и берегов реки в створе перехода трубопровода. Правильный учет переформирования русла и берегов на стадии проектирования позволяет обеспечить надежную и безаварийную работу подводных переходов в течение расчетного срока их эксплуатации. Проблема переформирования русла и берегов реки - одна из сложнейших в гидротехническом строительстве, поскольку гидродинамические воздействия и морфологические изменения дна и берегов рек зависят от многих случайных факторов. Неправильный прогноз переформирования дна и берегов приводит к тяжелым последствиям при эксплуатации трубопровода - возможно оголение трубопровода, особенно это, опасно в русловой части, поскольку размытый, провисший участок, как правило, начинает колебаться, а при определенных условиях возникает резонансный режим колебаний и разрушение трубопровода.
Исследование влияния длины, глубины, диаметра и давления на НДС подводного перехода
Математическая модель расчета НДС подводного перехода с учетом реальной конструкции и продольной силы, связанной с движением транспортируемой среды по криволинейной траектории, является достаточно сложной. Это значительно затрудняет решение практических задач по снижению влияния реальных условий эксплуатации на НДС и работоспособность переходов. Для упрощения разработки рекомендаций по повышению работо-спосбности переходов необходимо оценить влияние различных факторов и выявить наиболее важные. В настоящем разделе приводятся результаты численного исследования влияния диаметра, соотношения длины и глубины перехода, а также давления транспортируемой среды на НДС и работоспособность переходов. Диапазоны изменения параметров, рабочие давления определялись из существующей номенклатуры переходов магистральных нефте- и газопроводов. При проведении численного эксперимента использовались математические методы планирования эксперимента и обработки его результатов. С помощью современных статистических методов планирования и анализа эксперимента удается существенно повысить эффективность исследований сложных многофакторных процессов. Основными предпосылками использования методов планирования эксперимента и регрессионного анализа является случайных характер исследуемых величин. Однако при численном анализе сложных математических моделей для детерминированных переменных, эксперимент содержит заметную случайную ошибку, возникающую как вследствие ограниченности разрядной сетки ЭВМ, так и, главным образом, вследствие произвольного выбора длины конечных элементов (разбиения на участки).
В регрессионной модели коэффициенты при независимых переменных указывают на силу влияния факторов на исследуемый параметр. Эти коэффициенты соответствуют вкладу данного фактора в изменение исследуемого параметра при изменении значения фактора в интервале варьирования, то есть, могут быть интерпретированы как оценки чувствительности исследуе 88 мого параметра к изменению соответствующей переменной или к взаимодействию ее с другими переменными. При выборе плана эксперимента в качестве критерия оптимальности принята ортогональность плана. В этом случае оценки коэффициентов в регрессионном уравнении получаются независимыми, что позволяет наиболее полно оценить вклад каждого фактора. Кроме того, существенно упрощаются и вычисления оценок коэффициентов, а исключение любого коэффициента В модели не меняет значения оценок остальных коэффициентов.
Из большого числа параметров, которые оказывают существенное влияние на НДС переходов были выделены две относительно независимые группы: - факторы, определяющие конструкционное исполнение перехода - диаметр (D,,), соотношение длины (S) и глубины (Н) (рис.№ 3.2.1); - факторы, определяющие технологический режим - давление транспортируемой среды (р). Таким образом, в основу исследования положен переход, в котором все опорные конструкции обеспечивают расчетное закрепление перехода. Разделение численного исследования на такие функциональные блоки позволило ограничиться четырьмя переменными для каждого отдельного эксперимента и наиболее полно выявить влияние отдельных факторов на исследуемый процесс.
Из приведенных данных следует, что изменение НДС перехода по длине имеет цилиндрический характер, связанный с влиянием дополнительной силы продольного натяжения. Поэтому при появлении дефектов вблизи сечений, где напряжения максимальны, может привести к потере устойчивости и разрушению переходов.
Определяющее влияние давления (до 60 [%]) вполне объяснимо и связано с существующими методами расчета переходов. На дополнительные продольные напряжения, связанные с движением транспортируемой среды по криволинейной траектории, оказывает длина перехода S, которая в диапазоне рассмотренных значений приводит к увеличению НДС до 40 [%]. Такое существенное влияние длины S, которое проявляется на отдельных участках перехода, может объяснять известные на практике случаи резкого снижения надежности работы отдельных переходов.
Меньше влияния оказывает диаметр DH перехода и глубины перехода Н -до20[%]. Влияние геометрических параметров перехода, обусловленное изменением продольной силы и связанных с ней моментов, не позволяет установить основной параметр перехода, определяющий появление дополнительных нагрузок. Влияние всех геометрических факторов достаточно существенно и должно учитываться при расчете реального НДС и оценке рабоспособности перехода.
Исследование влияния условий эксплуатации и геометрических параметров
Одной из основных задач, определяющих работоспособность подводных переходов, является оценка взаимодействия перехода с баластировочным оборудованием. Поэтому влияние баластировочного оборудование на НДС перехода - задача, решение которой позволит оценить его работоспособность и, следовательно, необходимость и объем ремонтно-профилактических и ре-монтно-восстановительных работ.
В математической формализации задачи баластировочное оборудование идеализируется условиями закрепления трубопровода. Поэтому, как и в предыдущих разделах, решение задачи влияния баластировочного оборудования сводится к оценке напряжения по результатам расчета или измеренной упругой линии и анализу влияния изменения условий закрепления на НДС перехода.
Основой решения задачи является численный расчет уравнения (4.1.1), позволяющего оценить влияние реальной конструкции перехода и продольных сил, связанных с движением транспортируемого потока по криволинейной траектории, на НДС перехода. Для численного расчета используется метод конечных элементов, при котором переход с присоединенными участками трубопровода моделируется набором конечных элементов, соединенных в узлах, и граничных условий. Число степеней свободы в каждом узле равно шести - три перемещения соответственно по трем осям прямоугольной системы координат X, Y, Z и три поворота вокруг этих осей.
Рассчитаем возникающие в трубопроводе напряжения (4.1). Нормативное напряжение, вызванное давлением транспортируемого потока, рассчитывается по формулам (4.1.3). Общее суммарное напряжение, возбуждаемое воздействием транспортируемого потока, определяется по формулам (4.1.4). В результате проведенного расчета установлено, что максимальные по длине конструкции значения продольной силы N, равны 2.286 [МН], и соответствующие ей напряжения GN, равные 90.91 [МПа], возникают между узлами № 41 и № 51.
В процессе эксплуатации в результате взаимодействия баластировочного оборудования с трубопроводом и с грунтом часть баластировочного оборудования может перестать выполнять свои функции - не допускать перемещения трубопровода по оси Y. Поэтому рассмотрим другой вариант условий закрепления, представленный в Таблице № 4.2.2. В результате проведенных расчетов установлено, что в этом случае перемещение трубопровода соответствует пунктирной линии на рис.№4.2.3. Этот вариант условий закрепления возникает в случае, когда все баластировочное оборудование, расположенное между узлами № 42 и № 50, находится в неработоспособном состоянии и допускает перемещение трубопровода по оси Y.
Как следует из проведенных расчетов максимальные по длине конструкции величины продольной силы N, равные 2.6429 [МН], и напряжений GN, равные 105.10 [МПа], возникают на участке между узлами № 41 и № 51.
Максимальное значение напряжения стизг на этом участке достигается в сечении узла № 46 и равно 104.01 [МПа], суммарное значение напряжения cflp в сечении узла № 46 равно (4.1.5). Таким образом в случае, когда баластиро-вочное оборудование не работает величина дополнительного напряжения зависит от расстояния между опорой и характерным элементом конструкции (углов в узлах № 41 и № 51).
При неработающем баластировочном оборудовании величина осевой компоненты тензора напряжения ?ПР возрастает и может превысить допустимые нормами [65,66] значения и нарушить условие (4.1.6), В свою очередь, нарушение условия (4.1.6) не позволяет использовать нормы [40,41,43,44,85].
Принципиальное значение на НДС трубопровода имеет расстояние работающего баластировочного оборудования (опоры на рис.№4.2.1) от характерных элементов конструкции-углов в узлах №41 и№ 51.
Сила - векторная величина, поэтому результат ее воздействия на любую конструкцию - НДС конструкции - определяется абсолютной величиной, направлением и точкой приложения. Причиной возникновения и, следовательно, точкой приложения силы ff(s), как было отмечено ранее, являются
углы поворота осевой линии трубопровода. Точка приложения силы - характерная точка (элемент конструкции), в значительной степени определяющая НДС. Для рассматриваемой конструкции перехода (рис.№ 4.2.1) такими характерными точками являются узлы №31, №41, №51 и № 61. Но характерными элементами конструкции перехода, определяющими ее НДС, согласно 4.2 являются и точки расположения условий закрепления. Поэтому рассмотрим влияние величины расстояния между точками приложения сил и условиями закрепления.
В основу исследования положено численное решение уравнения (4.1.1) методом конечных элементов. Изменение параметров геометрии осевой линии перехода (рис.№3.2.1) при постоянном общем числе узлов и постоянном числе узлов с наложенными связями (рис.№4.2,1) изменяет расстояние точек закрепления (узлы № 30, № 42, № 50 и № 62) относительно точек приложения силы ff (s) - узлов № 31, № 41, № 51 и № 61. Таким образом, при вариации параметров геометрии осевой линии перехода изменяются и расстояния между характерными элементами конструкции - точками приложения сил и точками закрепления. Поэтому возникает необходимость определения величины изменения напряжения не только при варьировании параметров, но и при изменении указанного расстояния.
Рассмотрим переход в точке пространства параметров нагружения (4.2.1). Исследуем влияние расположения работоспособного баластировочно-го оборудования относительно узлов № 41 и № 51 на НДС трубопровода. Для этого при постоянном расстоянии (5 [м]) опор № 30 и № 62 от соответственно узлов № 31 и № 61 варьируем расстояние ("а") опор № 42 и № 50 от соответственно узлов №41 и № 51 при условиях закрепления, приведенных в Таблицах № 4.2.1 и № 4.2.2 (соответственно рис.№4.3.1 и рис.№ 4.3.2). Величины осевой силы N и напряжения GN ((4.2.2) и (4.1.5)) при изменении условий закрепления и расстоянии "а" меняются незначительно, поэтому, прежде всего, исследуем изменение величины максимального (между узлами № 41 и № 51 и около узлов № 31 и № 61) напряжения изгиба аИзг при варьировании расстояния "а". В рассматриваемом переходе имеются четыре точки приложения силы ff (s), поэтому определим максимальные напряжения Сизг на участках: - между узлами № 41 и № 51; - около узлов № 31 и № 61.
