Введение 2
1 Теоретические основы расчета трубопроводов 5
1.1 Расчетная схема для криволинейного участка трубопровода 5
1.2 Математическая модель напряженно-деформированного состояния изгиба трубопровода. 6
1.3 Определение овальности в сечении трубопровода 8
2 Компьютерное моделирование 10
2.1 Метод конечных элементов 10
2.1.1 Введение в МКЭ 10
2.1.2 Основы МКЭ 11
2.2 Основы моделирования в пакете ANSYS 15
2.2.1 Введение в пакет ANSYS 15
2.2.2 Работа в Workbench 17
2.3 Построение и исследование экспериментальной модели 19
2.3.1 Построение и исследование изгибающейся части трубы с варьированием радиуса
изгиба 19
2.3.2 Построение исследование изгибающейся части трубы с варьированием овальности
(эллиптичности) 27
Заключение 31
Список литературы
Купить

Роль трубопроводного транспорта в системе нефтегазовой отрасли промышленности чрезвычайно высока. Он является основным и одним из дешевых видов транспорта нефти от мест добычи на нефтеперерабатывающие заводы и экспорт. Магистральный трубопроводы, обеспечивая энергетическую безопасность страны, в тоже время позволяют разгрузить железнодорожный транспорт для перевозок других важных для народного хозяйства грузов.
На сегодняшний день при сооружении трубопроводов, на участках поворота трассы, проектом закладывается упругий изгиб или гнутые отводы.
Упругий изгиб трубопровода осуществляется при его укладке в проектное положение кранами-трубоукладчиками или другими подъемными механизмами.
При этом допустимые радиусы изгиба трубопровода в горизонтальной и вертикальной плоскости определяются расчетом из условия прочности, местной устойчивости стенок труб и устойчивости положения.
При свободном изгибе напряжения в металле изогнутой трубы не должны превосходить допускаемых величин и находиться в упругой области.
Гнутые отводы предусматриваются на участках со значительными углами поворота.
Гнутые отводы изготовляют на специальных трубогибочных станках по радиусам, обеспечивающим возможность пропуска очистных и разделительных устройств.
При использовании отводов даже небольшие отклонения по углу поворота приводят к росту напряжений в трубопроводе и могут стать причиной его деформации.
Основными причинами возникновения ненормативных напряжений вследствие уменьшения радиусов изгиба трубопровода, являются:
• изменение внутреннего давления в трубопроводе;
• прокладка трубопровода на участках с активными грунтовыми изменениями и температурное воздействие;
• нарушение технологии строительства или ошибка в проектировании.
В связи с этим назрела практическая необходимость в разработке методов оценки ресурса конструктивных элементов нефтепроводов с учетом фактического, технического состояния и временных факторов повреждаемости материала.
На первый план решения проблемы о надежности выдвигаются задачи расчета на прочность, устойчивость, долговечность. Для их решения необходимы: информация о нагрузках и воздействиях на трубопровод, анализ напряженно - деформированного состояния, что в итоге позволит сделать расчеты надежности и ресурса.
Расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) магистральных трубопроводных конструкций, базирующийся на методах сопротивления материалов и строительной механики не позволяет провести адекватный анализ прочности трубопроводов топливно- энергетического комплекса с требуемой точностью, а в некоторых случаях может дать неверную качественную картину НДС конструкции. В настоящее время интенсивное развитие получают численные методы, позволяющие значительно расширить класс и постановку решаемых задач за счет более полного учета реальных условий нагружения и свойств используемых материалов. Среди этих методов наибольшее распространение получил метод конечных элементов (МКЭ). К достоинствам МКЭ следует отнести и минимум требований к исходной информации. и оптимальную форму результатов. Учет температурного влияния н работы конструкции не вносит в реализацию метода принципиальных затруднений.
Следует отметить, что на сегодняшний день все ведущие разработчики универсальных коммерческих программ в области прочностного нелинейного
анализа трехмерных конструкций («ANSYS», «LSDYNA», «MSC/NASTRAN», «ABAQUS» и др.) используют численные алгоритмы на основе МКЭ.
Информация, полученная в результате оценки НДС линейной части магистральных нефтепроводов, позволяет определить участки с предаварийной ситуацией (в том числе до появления дефектов) и предпринять все необходимые меры для их устранения, повышая тем самым надежность трубопроводной системы.
Предметом моего исследования являются напряжения и деформации, создаваемые в изгибах и отводах трубопровода, а целью - моделирование в пакете ANSYS и анализ процесса возникновения ненормативных напряжений и деформаций в заданных условиях (давление, состояние грунта, радиус поворота и т.д.).
Задачи исследования:
• рассмотреть причины возникновения ненормативных напряжений и деформаций трубопровода;
• рассмотреть основы статического анализа;
• смоделировать процесс в пакете ANSYS;
• проанализировать и сравнить полученные данные, сделать выводы о проделанной работе.
Купить