Введение к работе
Актуальность темы. Трубопроводы различного назначены знроко используются во всех отраслях народного хозяйства России. Опя являются ответственными элементами топливно-»нергетпческого комплекса, разнообразных машин, механизмов 5 сооружений. По трубопроводам различной конструкции транспортируются вода, пар, различные газы, нефть я нефтепродукты, пульпа различного состава, сыпучие материалы, а в пневмо-гранспортных системах - контейнеры. Такое аярокое ИСПОЛЬЗОВа-ЇИе Трубопроводов Объясняется ИХ ВЫСОКОЙ ЗКОКОМЗЧНОСТЬЮ я
высокой пропускной способноетьи по сравнению с другшн способами транспортировка указанных гидких, газообразных, сыпучих і твердых материалов и объектов.
Трубопроводы представляют собой сложные, оачастую чреэ-внчайно дорогостоящие, материалоемкяе сооружения, имеющие їаивнсиий класс капитальности, так как их разрушение может привести и, к сожалении, иногда приводит к тяжелим последствиям, сопровождающимися трудновосполннмым ущербом для окружающей среды, значительными материальными потерями и, самое главное, - гибелью людей.
В процессе эксплуатации трубопроводы подвергается де2ст-эив различных силовых, температурных нагрузок, а также воздействию агрессивных сред и факторов окружающей среды. Это, 9 сочетания с высокими требованиями к прочности, жесткости, іадеаноств в экономичности, привело к созданию различных инструкций трубопроводов. В частности были разработаны раз-шчные многослойные трубы, конструкции которых в значительная іере удовлетворяют указанным требованиям. Во многих случаях «дельные слои таких трубопроводов обладают ярко выраженное інпзотропней. Вместе с тем, ряд конструкций ( например гаогослойные стальные труби, стальные эмулированные трубы, шогослойнне пластмассоввв трубы и т.п.) можно рассматривать сак состоящие из трансверсально нзотропннх слоев. Во многих иучаях промежуточнце мягкие слои, особенно изготовленные из юяжмерных или подобных им материалов,обладают развитыми геологическими свойствами.
Кроме статических нагрузок, связанных с действием собственного веса, веса полезного продукта, давления грунта в вода на подземные н подводные трубопровода, или с изменением температурного реииыа, для трубопроводов существекныш являются динамические нагрузки. Такие нагрузки возникают не только при особых режимах работе ( например при сейсмических ели взрывных воздействиях), но и при нормальних штатных ситуациях. К последним ложно отнести динамические нагрузки, возникающие при транспортировке, погрузочно-разгрузочнпх п ионтааних работах. Вместе с тем, зачастую, в трубопроводах при динамических воздействиях возникают волновне процесса, например, при очистке внутренней полести трубн, когда по ней о больиой скоростью ( до 20-25 м/сек) прогоняют очистные устройства типа поршня, при пульсациях давления транспортируемого продукта, при переходных процессах и гидравлических ударах, а такие при вибрационных и ультразвукових методах нгчаэрушавщего контроля качества. Для правильного поникания работы и расчета многослойных трубопроводов необходимо исследовать их динамические характеристики и волновые процесса в них.
Для реализации этого положения необходимо вести расчет трубопроводов в уточненной постановке с использованием обо— яочечннх моделей.
Целью диссертации является исследование стационарннх дшшиических процессов распространения свободных волн в многослоЁвнх трубопроводах с учетом вязкоупругих свойств мягких слоев и с учетом протекапцей кидкостн.
Научная новизна заключается в разработке методики расчета спектра критических частот многослойна* оболочек регулярной структуры, виявлений зависимости характера амплитудных характеристик от параметров система. Разработана методика исследования динамических характеристик таких систем и создав соответствующий програшний вычислительной комплекс, подучена численные решения, в том числе с использованием асимптотического исследования дисперсионнах соотношений.
Достоверность основных результатов и выводов диссертации вытекает из строгой математической обоснованности используемых теоретических положений и сравнением полученных результатов с
рэпвниями, имеющимися а литературе. '
Практическая ценность. Разработана методика исследования динамических характеристик длинных многоолойїшх трубопроводов регулярной структура и влияния на них физико-механических п геометрических параметров, реализованная в виде програшного вычислительного комплекса, оркентироЕанного на применение персональных кошьпторов. Получеїш простые приближенные завн-сеяостя, использование которых на требуот применения ПЭВМ. Полученные результаты позволяют более пошто учеоть стапдонар-нне динамические соотояшш трубопроводов при ах проектировании.
На зедпту выносятся»
результаты исследования распространения болп в многослойных трубопроводах регулярной структура о учетов и без учета вягкоупругпх свойств юттшх слоев и наличия протекаЕззЭ гшдкости;
методика, алгоритм и прогргшз расчета дзлгачесгзг характеристик указанных трубопроводов.
Алпробацпя работы. Основина результаты работа доклады* вались на И Всесоюзном сешнаре-совегдаюш гголоднх ученых ".Актуальные пробдєїяі ыеханяки оболочек" (ІШСЗЇ, Казань, 1883л.), на семинаре кафедры строительной іїсгяішн» іТШ под руководством проф. О.Н.Новичкова (МГШ, Москва, 1Э89 г.), о такке на паучпо-техничоскях конференциях МШИ.
Публикации. Основные результаты работы излоаены в S публикапаях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из ь >-х глав, заключения, списка литература из 106 наиавновбИЕй з содераит 4(4 страниц маааиописного текста, 20 ргсуп-ков п I таблицу.
Автор выразает глубокую благодарность заведупцецу кафедрой строительной механики, Заслуженно^ деятели науки РФ, цоктору физико-ьатеыатпческих наук, профессору Юрию Николаевичу Зовичкову за ценные соиеты и постоянное внимание к работе.