Введение к работе
Актуальность темы. В современной технике широко используются трубопроводы различных назначений: технологические трубопроводы, трубопроводы атомных и тепловых электростанций, магистральные нефте- и газопровода и другие. Наиболее ответственными элементами их конструкций являются кривые трубы, обеспечивающие рациональную технологическую компоновку и гибкость системы при компенсации температурных деформаций.
Одной из наиболее актуальных проблем проектирования трубопроводов является динамический расчет. Как показывает практика, колебания трубопроводов со значительной амплитудой могут привести к различного рода повреждениям конструкций,в том числе к усталост-гаму разрушению материала трубы. Особенно опасен для трубопроводов параметрический резонанс. Параметрические колебания являются уіедствием. воздействия на трубы нестационарного потока протекающей по ним жидкости, пульсация которого вызвана периодической ра-іотой насосов. В некоторых областях частот, возбуждения амплитуды іараметрических колебаний возрастают и наступает параметрический эезонанс, особенностью которого является наличие сплошных области неустойчивости.'Этим, в частности, он отличается от обычного езонанса, возникающего при определенных значениях частот. Основ-[ой задачей динамического расчета трубопровода, содержащего пуль-ирующий поток жидкости, является определение границ областей ди-" амической неустойчивости с тем, чтобы при проектировании можно' ыло бы предусмотреть эксплуатацию вне этих областей.
Анализ литературы по проблеме динамической устойчивости конт трукций показывает, что поведение прямолинейных'труб с нестаци-нарными потоками жидкости*исследовано достаточно полно с позиции . еории^тержней и несколько, хуке на основании теории тонких обо-очек. Параметрические колебания криволинейных элементов трубо-ровода практически не исследованы ни в стержневой, ни, тем более,-оболочечнсл постановке. В связи с этим проведенные в данной яссертации исследования по разработке методики определения гра-щ областей динамической неустойчивости тонкостенных криволиней-ос труб с пульсирующим потоком кидкости являются актуальными, . леющиш 'теоретическое и прикладное значение.
Цель работы. Основной целью работы является разработка инже-
4 . нерной методики расчета динамической устойчивости трубы с криволинейной продольной осью, содержащей пульсирующий поток жидкости, а также проведение на основании этой методики исследований параметрических колебаний систем "кривая труба - жидкостьа с различными геометрическими и механическими характеристиками. Поставленная цель предполагает.решение следущих задач:
получение уравнения движения в перемещениях трубы с криволинейной продольной осью, содержащей нестационарный поток жидкости, на основании геометрически нелинейной полубезиоментной теории оболочек и теории потенциального течения жидкости;
разложение составляющих перемещения в тригонометрические ряды и представление уравнения движения в виде системы неразделя-
'ющихся уравнений Штьв j'
разработка методики отыскания областей неограниченно возрастающих решений системы уравнений Матье /областей динамической неустойчивости/, предусматривающей расчет на ПЭВМ}
исследование влияния геометрических и механических характеристик сиотемы "кривая труба - жидкость" на расположение и раз меры областей динамической неустойчивости.
Научная новизна. На основании соотношений геометрически нелинейной полубезиоментной теории оболочек ореднего изгиба и теории потенциального течения жидкости получено решение задачи о дк намичеокой устойчивости, замкнутой.круговой тонкоотенной трубы с криволинейной продольной осью конечной длины о пульсирующим поте ком идеальной жидкости, которое ввелось к отысканию областей не< гратачещш возрастающих решений системы неразделяющихся. диф$ереі циальнурс уравнений Матье, На плоскости параметров "квадрат часті ты возмущения * скорость протекающей жидкости* построены області динамической неуотсйчи.вротн кривых труб. Исследовано влияние ге метрцчеоких и махании,«ОДПС характерно*»* системы "труба - жидкость^ на. ее параметричною» колебания,
Qwm? тщ, пттт* пщчот» «raw «wop**, сое
тодї її од*дущ»цд
««а о,оно,ведии ви^двщо* «цкгомы даращчавщмхов урмввю іічтье уаа^озди* иеторцх* .едуедаддаи* грвщнц главной и второсі пенных області диидищцед** *»у«ф*ч»«к»* кривой трубы, ваші пцнхея в зависимости q* ерадйв* ojtojw»» цулсируючего поток* зкидкости и фори колебаний}
- исследования параметрических колебаний, проведенные по
ідложенной методике, позволили оценить влияние геометрических и
:анических характеристик системы "кривая труба - жидкость" на
1меры и расположение областей динамической неустойчивости.
Достоверность результатов диссертации обоснована применением юстных и апробированных уравнений и методов строительной меха-си, а также удовлетворительным соответствием полученных в дис-зтации результатов иыещимся в литературе данным других авторов, лтубликованным результатам экспериментальных исследований.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработан-i автором на основе полученной инженерной методики программа і ПЕВМ позволяет быстро и просто определять области динамичес-i неустойчивости криволинейных участков трубопровода.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладыва-
;ь на семинаре-кафедры."Сопротивление материалов" СПбИСИ, а
те на: }
- международном симпозиуме "Реконструкция - Санкт-Петербург-
)5" /5 - II октября 1992 года/;
г 5 0 -й./февраль 1993 года/ научное конференции СПбИСИ..
.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-I, трех глав, основных выводов, списка литературы из 151 наимз-зания и приложения» Диссертация изложена на НО страницах маши-іисного текста и содержит II рисунков и 16 таблиц.