Abstract
In this article authors obtained solutions to determine the ground curved sections free vibrations of thin-walled large-diameter pipelines with a liquid flow, based on a geometrically nonlinear version of the semi-momentless toroidal shells medium bending theory by V.Z. Vlasov and V.V. Novozhilov. The pipeline is a toroidal shell, the design scheme is presented in the form of a half torus. Angle β = 1800. The shell is laid on an elastic foundation and makes contact with the ground along a narrow strip. The problem of the soil pressure influence on the shell along a narrow strip is solved as a contact problem, using Fourier's series and an impulse function. The shell is exposed to the cooperative effect of the internal operating pressure, the liquid flowing pressure, the elastic soil foundation, and changes in the geometric characteristics. Motion equations of the middle shell surface are obtained taking into account the geometric and mechanical characteristics, and all the components of the shell material inertial forces. The hinged fastening of the shell ends is taken as the limiting condition. Using the semi-momentless shell theory assumptions, displacements in the longitudinal and circumferential directions are obtained. The solution to the problem of determining the free vibrations comes down to solving the problem of determining AB matrix values. The solutions obtained make it possible to determine the free vibrations frequencies at various wavenumbers values in the longitudinal and circumferential directions, and also make it possible to determine the internal operating pressure contribution, the soil bed coefficient, and geometric characteristics to the pipeline free vibrations frequencies.
Highlights
При транспортировании углеводородных продуктов по трубопроводам большого диаметра ежегодно перемещается миллиарды кубических метров продукта на огромные расстояния
the design scheme is presented in the form of a half torus
The shell is laid on an elastic foundation
Summary
При транспортировании углеводородных продуктов по трубопроводам большого диаметра (более 1000 мм) ежегодно перемещается миллиарды кубических метров продукта на огромные расстояния. Таким образом насосные и компрессорные станции магистральных трубопроводов являются мощным источником вынужденных колебаний, которые способствуют образованию резонансных явлений в системе «труба-грунт», что зачастую приводит к отказу трубопровода, которое связано с повреждением изолирующих материалов, коррозии, трещинообразованием, усталостному разрушению тела труб (не менее 30 % повреждения геотехнического происхождения). Для исключения резонансных явлений следует исключать совпадение собственной частоты трубопровода с частотой работы компрессорных установок либо насосного оборудования, следовательно, определение форм и частот собственных колебаний для данных участков является первостепенной задачей при выполнении динамических расчётов. Выбор расчетной модели трубопровода большого диаметра в виде тонкостенной цилиндрической оболочки в данном случае является наиболее подходящей моделью, которая позволяет учесть все реальные условия работы конструкции, а как следствие позволит наиболее полно определить спектр частот, необходимых для отстройки всей линейной части от резонанса. Настоящая работа направлена на совершенствование динамического расчета тонкостенных труб большого диаметра, поэтому она является актуальной
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
