Введение к работе
Актуальность рзботы. Трубопровода находят широкое прикене-Н1Э з различных отраслях техники. Особенно важную и ответственную роль трубопровода игрзэт в авиации и ракетостроении. Их надзнность в решающей стзпэни определяет работоспособность гидравлических, топливных и еоздушных систем летательных аппаратов.
Типичными конструктивными элементами трубопроводных ксн-иуникациа являются криволинейные участки и троаниковые созданення, которые в процессе эксплуатации испытывают, как правило, наибольшие напряшния. Достоверные расчеты тонкостенных элементов, характеризуемых сложной картиной распределения напряшниа, связаны с пришненкэи уточненных методов, основанных на соотнопвниях теории оболочек. Одшга из направ — лэнин совершенствования расчётных методов является разработка ЧИСЛ9НШХ алгоритмов, учитывающих геометрически нвлинейныз характер деформирования.
Актуальность настоящей рзботы связана с необходимостью развился уточнённых подходов к расчету напряженно-деформированного состояния (НДС) тонкостенных элементов трубопроводов с учетом влияния геометрической нелинейности.
Цель работы. I. Решение задач нелинейного деформирования криволинейных тонкостенных труб (тороидальных оболочек) на основе метода конечных элементов (МКЭ).
-
Разработка алгоритмов и программ расчёта напряшнно-деформкрованного состояния цилиндрических и тороидальных оболочек произвольного поперечного сечения.
-
Исследование нелинейного НДС оболочек с различными формами поперечных сечений при нагружении изгибающими моментами и внутренним давлением.
-
Разработка эффективной конечно-элементной модели для геометрически нелинейного анализа оболочечных конструкций и исследование на ее основе НДС тройниковых совдинениа тонкостенных труб. Оценка влияния геометрической нелинейности на характер деформирования и уровень напряжений в тройниковых соединениях, нагруженных внутренним давлением.
Методы кселздіозаЕші. Задачи нелинейного деформирования криволинейных труб к тройниковых соединвнка рзшзкы методом конечных элементов. Решение нелинейные алгебраических уравнэ-ниа, полученных МКЗ, проводится кетодрм Ньютона-Рафсона.
Достоверность положений и результатов, содержащихся в работе, определяется сравнением численных решений тестовых задач с точными аналитическими решениями и удовлетворительным соответствием результатов расчета данный экспериментов.
Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:
-
Дана уточнённая формулировка задачи нелинейного изгиба упругих тороидальных оболочек произвольного поперечного сечения с учетом сил внутреннего давления в постановке Дубяги-Кармана-Бразье.
-
Разработан алгоритм и программа расчета НДС тороидальных оболочек при больших горэмеидениях. Репины задачи нелинейного изгиба оболочек с различными типами поперечных сечении.
-
Проведено исследование НДС тройниковых соединений тонкостенных труб в нелинейной постановке.
Практическое значение. Результаты расчетов напряженно-деформированного состояния трубопроводов, полученные по разработанным программам, внедрены на Московском машиностроитель-нон заводе "Скорость". Алгоритм расчёта криволинейных труб использован при разработке отраслевого стандарта ОСТ I 00243-93 "Трубопроводы летательных аппаратов. Норны рабочих давлений".
Разработанные алгоритш и программы и полученные на их основе результаты расчетов позволяют уточнить известные аналитическою решения геометрически нелинейных задач деформирования элементов трубопроводов, а также оценить пределы применимости линейных решений.
На защиту выносятся : численные алгоритмы решения нелинейных задач определения деформированного состояния оболочек, результаты расчёта тонкостенных труб в области больших перемещений и исследований влияния нелинейности деформирования на НДС тройников, нагруженных внутренним давлением.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на vn
научно-технической конференции колодах ученых и специалистов СибНИА.
Цубликзции. По теие диссертации опубликовано восемь печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа общим объемом 225 страниц включает основную часть ( введение, 3 главы, заключение ), изложенную на 122 страницах, библиографию из 177 наименований и приложения, содершаїдего 103 рисунка и 31 таблицу.
