КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ШВАХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.04.036
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 21, № 4, 2018 (декабрь)
Страницы 36-40

 

Авторы

Б. В. Успенский, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: Uspensky.kubes@gmail.com, ORCID: 0000-0001-6360-7430

С. М. Буганова, Международная образовательная корпорация «Казахская головная архитектурно-строительная академия» (050043, Казахстан, г. Алматы, ул. Рыскулбекова, 28)

У. С. Сулейменов, Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова (160012, Казахстан, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5)

К. В. Аврамов, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: kvavramov@gmail.com, ORCID: 0000-0002-8740-693X

 

Аннотация

В статье описывается новая методика анализа и прогнозирования коэффициента концентрации напряжений в сварном шве рулонного вертикального резервуара при гидростатической нагрузке. Вертикальные резервуары широко используются для хранения нефтепродуктов. Использование технологии рулонной сборки целесообразно для быстрого и недорогого монтажа нефтяных резервуаров. Однако применение этой технологии при монтаже резервуаров большой емкости приводит к необходимости использования стали толстого проката. В результате появляются существенные угловатости сварных швов, которыми скрепляются стальные листы в рулоне. Такие угловатости представляют собой концентраторы механических напряжений и могут привести к повреждению резервуара. Поэтому проблема моделирования зависимости факторов концентрации напряжений от геометрических параметров угловатости актуальна и важна для обеспечения как экономической, так и экологической эффективности эксплуатации нефтяных резервуаров, собранных рулонным методом. Подход, описанный в данной статье, основан на сочетании численного эксперимента и аппроксимационного подхода. Коэффициент концентрации напряжений зависит от двух безразмерных параметров вмятины. Таким образом, описан метод аппроксимации двухмерной задачи. Этот метод применяется к данным, собранным путём многочисленных вычислительных экспериментов с использованием конечноэлементного подхода, для построения аппроксимирующей модели коэффициента концентрации напряжений. Такая модель может использоваться для прогнозирования значений напряжений, а также прочности и долговечности резервуара. Изменение свойств материала в сварном шве не принимается во внимание. Таким образом, оцениваемое напряжение выше, чем реальное, и представляет собой мажорантную оценку. Построена аппроксимирующая модель коэффициента концентрации напряжений в области угловатости сварного шва нефтяного резервуара объёмом 3000 м3 сложной конструкции при гидростатическом нагружении. Бак состоит из четырёх поясов, изготовленных из стали различной толщины. Плотность содержимого бака близка к плотности воды. Обнаружено, что концентрация напряжений увеличивается при приближении ко дну резервуара. Поэтому при построении аппроксимирующей модели рассматриваются результаты в наиболее напряженной области.

 

Ключевые слова: вертикальный резервуар, гидростатическое нагружение, концентратор напряжений, сварной шов, рулонная сборка, вмятина.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Timoshenko S., Woinowsky-Krieger S. Theory of Plates and Shells. New York: McGraw-Hill Book Company, 1987. 580 p.
  2. Бидерман В. Л. Механика тонкостенных конструкций. М: Машиностроение, 1977. 488 с.
  3. Likhman V. V., Kopysitskaya L. N., Muratov V. M. Strength of welded storage tanks with shape defects during low-cycle loading. Strength of Materials. 1995. Vol. 27. Іss. 11–12. Р. 735–740.
  4. Алифанов Л. А. Оценка распределений, связанных с локальными дефектами формы стальных резервуаров: Тез. докл. науч.-метод. конф. Норильск, 2001. С. 256–258.

 

Поступила в редакцию 12 июля 2018 г.

Принята в печать