Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом
Оценено снижение прочности трубы с искусственным дефектом. На основе аналитической и численной моделей рассмотрено влияние конструктивных особенностей разъемной муфты на ее несущую способность. Проанализирована совместная работа муфты с трубой, на которую нанесен искусственный поверхностный осево...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48377 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом / И.В. Орыняк, С.А. Охримчук, Л.И. Венгловский, В.А. Стрижало, С.М. Агеев, С.П. Чуйков, Э.В. Чечин, А.В. Богдан // Проблемы прочности. — 2009. — № 2. — С. 102-111. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859639052105416704 |
|---|---|
| author | Орыняк, И.В. Охримчук, С.А. Венгловский, Л.И. Стрижало, В.А. Агеев, С.М. Чуйков, С.П. Чечин, Э.В. Богдан, А.В. |
| author_facet | Орыняк, И.В. Охримчук, С.А. Венгловский, Л.И. Стрижало, В.А. Агеев, С.М. Чуйков, С.П. Чечин, Э.В. Богдан, А.В. |
| citation_txt | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом / И.В. Орыняк, С.А. Охримчук, Л.И. Венгловский, В.А. Стрижало, С.М. Агеев, С.П. Чуйков, Э.В. Чечин, А.В. Богдан // Проблемы прочности. — 2009. — № 2. — С. 102-111. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Оценено снижение прочности трубы с искусственным дефектом. На основе аналитической и
численной моделей рассмотрено влияние конструктивных особенностей разъемной муфты на
ее несущую способность. Проанализирована совместная работа муфты с трубой, на которую
нанесен искусственный поверхностный осевой дефект. Результаты анализа сопоставляются
с данными эксперимента.
Оцінено зниження міцності труби зі штучним дефектом. На основі аналітичної
та числової моделей розглянуто вплив конструктивних особливостей
рознімної муфти на її несучу здатність. Проаналізовано роботу муфти з
трубою, на яку нанесено штучний поверхневий осьовий дефект. Результати
аналізу зіставляються з даними експерименту.
We provide assessment of the strength reduction
of a pipe with an artificial flaw. Based on
the analytical and numerical models, we analyze
the effect of structural peculiarities of a
split coupling on its load-bearing capacity. The
analysis is performed of the joint operation of a
split coupling/pipe containing an artificial surface
axial flaw. The results of such analysis are
compared to the experimental ones.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:20:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.4
Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом
И . В. О р ы н я к а, С. А . О хр и м ч ук 6, Л . И . В ен гл ов ск и й 8, В. А . С тр и ж ал оа,
С. М . А геев а, С. П . Ч у й к о в г, Э. В . Ч еч и н а, А . В. Б огд а н а
а Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
6 Государственное акционерное общество “Приднепровские магистральные трубо
проводы”, Кременчуг, Украина
в Машиностроительная компания “Навигатор Л”, Киев, Украина
г Акционерное общество “Трест подводтрубопровод”, Киев, Украина
Оценено снижение прочности трубы с искусственным дефектом. На основе аналитической и
численной моделей рассмотрено влияние конструктивных особенностей разъемной муфты на
ее несущую способность. Проанализирована совместная работа муфты с трубой, на кото
рую нанесен искусственный поверхностный осевой дефект. Результаты анализа сопостав
ляются с данными эксперимента.
К л ю ч е в ы е с л о в а : разъемная муфта, труба, дефект, остаточная прочность.
В веден и е. Проблема старения и исчерпания ресурса трубопроводов
обусловлена в первую очередь появлением разного рода дефектов материала
и изменением формы трубы. В случае принятия оператором решения о
недостаточной прочности трубы с дефектом применяются меры, наиболее
распространенными из которых является усиление трубы сварными муфтами.
Однако для подводных переходов более приемлемый метод ремонта - исполь
зование разъемных муфт, которые относительно легко могут быть смонти
рованы водолазами. Условно разделим такие муфты на две группы: герме
тичные муфты и муфты с частично восстанавливаемой несущ ей сп особ
ностью (МЧВНС). Муфты, относящиеся к первой группе, должны выдер
живать номинальное внутреннее давление с такими же коэффициентами
запаса прочности, как и основная труба. Муфты второй группы обладают
ограниченной несущ ей способностью и при их использовании учитывается
совместная работа дефектной трубы и муфты.
Следует отметить, что в литературных источниках отсутствуют теоре
тические данные о совместной работе трубы с дефектом и муфты. Обычно
исследователи [ 1, 2 ] рассматривают работу двух (или трех) осесимметричных
оболочек в упругой и пластической областях деформирования. Такие подхо
ды имеют ограниченное практическое применение, например для анализа
сплошной коррозии при намотке слоев усиления из композитных материалов.
Что касается возможности учета локальных дефектов, то обычно приводятся
только упрощенные подходы, где механически суммируются остаточная проч
ность дефектной трубы и несущая способность муфты [3, 4]. Причиной этого
является, по наш ему мнению, то, что до настоящего времени для анализа
остаточной прочности труб с дефектами используются эмпирические форму
© И. В. ОРЫ1НЯК, С. А. О Х Р И М Ч У К , Л . И. В Е Н Г Л О В С К И Й , В. А. С Т Р И Ж А Л О , С. М. А Г Е Е В ,
С. П. Ч У Й К О В , Э. В. Ч Е Ч И Н , А . В. Б О Г Д А Н , 2009
102 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2009, № 2
Расчет на прочность разъемной муфты
лы, разработанные 40 лет назад в Институте им. Баттеля (СШ А). Недостатки
этих формул обсуждались в работах [5, 6 ].
Таким образом, отсутствие вышеуказанной общ ей теории затрудняет
обоснование целесообразности и использования более экономичных МЧВНС,
которые обычно рассматриваются только как временный вид ремонта. Одна
ко, если данный вид ремонта приводит к полному восстановлению и при
этом обеспечивается заданная долговечность, то он может использоваться в
качестве постоянного.
Цель настоящего сообщ ения состоит в проведении анализа совместной
работы разъемной муфты конструкции машиностроительной компании “На
вигатор Л ” с трубой, имеющ ей искусственный дефект, при нагружении внут
ренним давлением до разрушения. Результат работы - развитие общ их теоре
тических принципов, которые могут быть полезны для совместного анализа
МЧВНС и труб с дефектами заданных ограниченных размеров.
Исследование состоит из двух частей: экспериментального, где на одной
модели муфты и дефектной трубы проводились испытания до разрушения, и
теоретической - развитие общ его метода анализа, в частности прогноз разру
шающего давления для конкретного эксперимента. В эксперименте размеры
дефекта выбирались такими, чтобы совместная прочность муфты и дефект
ной трубы не превышала таковую целой бездефектной трубы. Зная остаточ
ную прочность только трубы с дефектом и результаты эксперимента по
определению разрушающего давления, можно оценить реальный упрочня
ющий эффект от использования муфты.
Ниже рассматриваются следующ ие вопросы.
1. Что необходимо выбирать в качестве предельной характеристики
материала. Насколько дефект снижает прочность и какие размеры искусст
венного дефекта следует выбирать в эксперименте.
2. Как влияют конструктивные особенности муфты на ее несущ ую
способность.
3. Какая общая прочность трубы с дефектом, которая усилена разъемной
муфтой. Как результаты теоретических расчетов согласуются с эксперимен
тальными данными.
Г еом етрия и свойства составляю щ и х конструкции. Проанализируем
геометрию и свойства конструкции, а именно: трубы с дефектом (рис. 1) и
разъемной муфты (рис. 2). Наружный радиус трубы Я н = 188,5 мм, толщина
стенки г = 9 мм. Размеры разъемной муфты: внутренний радиус трубы муфты
Я м = 190,5+0,5 мм; толщина стенки трубы муфты гм = 8 мм; толщина ребер
жесткости гр = 6 мм; длина фланца Ьф = 250 мм; высота фланца кф = 36 мм;
ширина фланца Ьф = 80 мм; диаметр болтов d б = 30 мм. Материал трубы и
муфты - сталь 20 ( о 0 2 = 250 МПа, о в = 460 МПа).
Отметим, что для проведения эксперимента в качестве дефектной трубы
использовалась трубная секция нефтепровода (в виде сосуда с донышками)
длиной 850 мм. На данную конструкцию предварительно наносился продоль
ный поверхностный дефект длиной 2с ~ 200 мм, шириной 21 = 15 мм и
глубиной а = 4,8 мм; относительная глубина дефекта е = а /г = 0 ,5 3 . Перед
монтажем муфты в зоне дефекта наносилась специальная мастика, после чего
на трубную секцию в указанном месте навивалась изолирующая прокладка,
ISSN 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2009, № 2 103
И. В. Орыняк, С. А. Охримчук, Л. И. Венгловский и др.
состоящая из двух слоев композитной стеклополимерной ленты, смазанной
адгезионным составом. Мастика и лента использовались с целью обеспе
чения изоляции дефектного участка трубы и создания радиального контакта
м еж ду трубной секцией и муфтой.
Рис. 1. Труба с осевым поверхностным дефектом.
Рис. 2. Конструкция разъемной муфты.
П рочность трубы с деф ектом . М етоды расчета остаточной прочности
труб с дефектами в условиях вязкого разрушения в основном базируются на
ранних работах [7], выполненных в Институте им. Баттеля. Определенные в
них эквивалентные напряжения с учетом дефекта сравниваются с предельны
ми. Обычно в большинстве нормативных документов в качестве предельных
напряжений выбирается некоторое промеж уточное значение м еж ду преде
лом прочности и пределом текучести. В исследованиях, проводимых в Инсти
туте проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, сформулированы
104 ISSN 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2009, № 2
Расчет на прочность разъемной муфты
альтернативные модели, в которых использовался предел прочности о в [8 ,
9]. В [10] на большом примере испытаний бездефектных труб, изготовленных
из разных материалов, показано, что о в достаточно точно коррелирует с
уровнем окружных разрушающих напряжений. Это позволило в дальнейшем
использовать указанную характеристику также для анализа труб с дефектами.
Аналогичный вывод получен в работе [11] после анализа данных более 300
натурных экспериментов по разрушению толстостенных труб с дефектами.
Рассмотрим прочность трубы с дефектом. Поскольку ширина дефекта
I < < 4 т , то согласно [5] она слабо влияет на предельное состояние. П ре
дельное давление для такой трубы определяется следующ им образом:
0 в г
р ьь = а ЬЬ( Л, в), С1)
где а ы ( X, в ) - безразмерный коэффициент уменьшения прочности. Его
значение показывает, во сколько раз прочность трубы с дефектом меньше
прочности бездефектной и зависит от относительной глубины в = а /г и
относительной длины Х = с / у [ к г дефекта, где с - половина длины дефекта;
здесь и далее Я - внутренний радиус трубы. Для трубы без дефекта имеем
а ЬЬ(X, в) = 1. Выражение для а ЬЬ(X, в), учитывающее прямоугольную форму
дефекта, имеет вид [5]
1 + 2X2 г о (1 - г о ) _
а ЬЬ = ---------- 2-------------- , (2 )
1 + 2Л2 (1 - г 0 )
где г о = 1 — £ - относительная толщина нетто-сечения.
Для рассматриваемого дефекта график зависимости а LL( X, г 0 = 0 ,467)
показан на рис. 3. Там же приведены соответствующие графики для относи
тельной толщины нетто-сечения г о = 0,689 и 0,799. Поскольку относительная
длина дефекта Х = с / t = 2 ,49 , то согласно формуле (2 ) и данным на рис. 3
коэффициент уменьшения прочности а ll = 0 ,537, значение предельного дав-
о в t
ления P ll = ------ а ll = 12,4 МПа. Заметим, что размеры дефекта, особенноLL R LL
глубина и длина, выбирались такими, чтобы достичь сущ ественного умень
шения прочности по сравнению с таковой трубы без дефекта.
П рочность разъем ной муфты . Под прочностью разъемной муфты под
разумевается часть давления АР, которую она способна выдержать, не раз
рушаясь. Это давление может быть выражено в эквивалентной толщине
стенки At = A P R /о в или в эквивалентной передаваемой окружной силе
A N = A P R .
Особенность конструктивного исполнения данного изделия состоит в
том, что м еж ду двумя разъемными симметричными частями необходимо
выполнить звено для передачи окружной силы A N . В нашем случае его роль
играют болты и ребра жесткости. Этим элементам уделяется наибольшее
внимание, поскольку от их прочности зависит несущая способность конст
рукции в целом. Ниже решаются следующ ие задачи.
ISSN 0556-171X. Проблемыг прочности, 2009, № 2 105
И. В. Орьгняк, С. А. Охримчук, Л. И. Венгловский и др.
Рис. 3. Зависимость a LL = f (1). (Сплошная линия - без муфты; штриховая с двумя пунк
тирами - с эквивалентной толщиной стены муфты 2 мм; штрихпунктирная - с эквивалентной
толщиной стенки муфты 3 мм.)
1. Построить аналитическую модель с целью оценки роли каждого узла
конструкции и прочности всей муфты.
2. Для сопоставления полученных результатов провести расчет методом
конечных элементов (МКЭ).
Рассмотрим первую задачу (рис. 4). Поскольку охватывающая накладка
муфты состоит из двух частей, болтовое соединение используется для пере
дачи окружной силы AN. Если бы расстояние м еж ду осью болта и накладкой
муфты было равно нулю (т = 0), то эквивалентная толщина фланцевого
соединения муфты в этом месте составляла бы t = S б /Lф = 8 ,45 мм, где S б -
2 2
суммарная площадь трех болтов, S б = 3 n R б = 2119,5 мм . Следовательно,
такое соединение не уменьшило бы прочность муфты, поскольку t м < 8,48 мм,
где t м - толщина стенки муфты, t м = 8 мм.
Рассмотрим более реальный случай, когда ось болта находится на неко
тором удалении от накладки муфты и у конструкции последней отсутствуют
ребра жесткости (рис. 4). Тогда кроме осевых напряжений о n болты под
вергаются действию изгибных о м , которые определяются по формулам:
о n = A p R L ^ (3 n R 2 ); о м = M R б / 1 = AP R т L ф R б /3 1 , (3)
где R б - радиус болтов; M - изгибающий момент, который создает усилие
A N относительно оси болта, M = ANm; т - расстояние от оси болта до
накладки муфты; I - момент инерции поперечного сечения болта относи
тельно центральных осей, I = n R б /4 .
Введем в рассмотрение коэффициент увеличения напряжений для болтов
с целью оценки эффективности их работы, представляющей собой отношение
общ их напряжений к “полезным” осевым:
106 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2009, № 2
Расчет на прочность разъемной муфты
к = ( а ы + а м ) / а ы « ( 1 + 4 т /Я б ) ~ 11,7. (4)
Значение этого коэффициента получено в предположении упругой рабо
ты болта. Это несколько консервативно, поскольку предельное значение м о
мента при пластическом деформировании будет [ М ьь ]= 4 а в Я б /3 [12], что в
1,7 раза выше значения при упругом деформировании, равном согласно
формуле (3) [ М Е ] = л а в Я б /4 . П оэтому корректнее говорить о коэффициенте
увеличения напряжений, равном к = (1 + 1 0 ,7 /1 ,7 ) ~ 7 ,3 . Таким образом, дан
ная конструкция муфты не является эффективной, поскольку имеется очень
большая доля “паразитных” изгибных напряжений в болтах.
Рис. 4. Схема передачи усилий: 1 - охватывающая накладка муфты; 2 - болты; 3 - фланец; 4 -
ребро жесткости.
И сследуем случай, когда конструкция муфты усилена ребрами жесткости
(рис. 4). Работа ребер жесткости заключается в постепенной передачи части
усилий N непосредственно к центру болтов через касательные Q, возни
кающие в зоне сварного соединения ребра жесткости и накладки муфты. Наи
более “выгодным” с точки зрения коэффициента увеличения напряжений
( к = min) является случай, когда касательное усилие не будет создавать “пара
зитного” момента, т.е. ось напряжений будет проходить через центр болта.
Тогда коэффициент увеличения напряжений определяется следующ им обра
зом.
Рассматривается элементарная длина дуги dL в окрестности точки сопри
косновения ребра жесткости с накладкой муфты. Элементарное касательное
усилие d Q будет
d Q = г d F = г d L t р , (5)
где г - максимально допустимое касательное напряжение.
ISSN 0556-171X. Проблемыг прочности, 2009, № 2 107
И. В. Орыняк, С. А. Охримчук, Л. И. Венгловский и др.
Элементарное усилие d N и элементарный изгибающий момент d M
соответственно равны: d N = d Q cos a , d M = B D d Q . Определение элементар
ных напряжений отдельно от каждого силового фактора для всех dL, начиная
от более “выгодных” точек (о n = 2 d a n , о M = ^ d a M ), позволяет найти
коэффициент увеличения напряжений.
Если в ходе итерационного процесса напряжения в болте достигли
допустимого значения о в = 2г в (согласно теории прочности Треска), то не
обходимо прекратить вычисления. Это значит, что именно болтовое соеди
нение является слабым звеном. В противном случае дополнительное осевое
усилие может передаваться аналогично случаю при отсутствии ребер ж ест
кости. При проведении конкретных вычислений получено, что эквивалентные
напряжения в болте a R , передаваемые через ребро жесткости, равны 1,43 г в,
причем величина напряжений растяжения составляет 0 ,5 1 г в. Коэффициент
увеличения напряжений к = 2/(0,51 + (2 - 1 ,4 3 )/7 ,3 ) = 3,3.
Вторая задача решалась М КЭ с помощ ью программного комплекса
A N SY S. В качестве характеристик материала конструкции использовались
следующие: Е = 2 - 105 МПа; v = 0,3; о в = 460 МПа. Данная модель представ
ляется в виде совокупности 3D конечных элементов SOLID45.
Упругий р а сч ет . Поскольку цель расчетов состояла в определении коэф
фициента увеличения напряжений в болтах, величина приложенного давления
не имела значения. Для определения значения этого коэффициента сравним
полученные напряжения в болте с номинальными от действия внутреннего
давления:
к = о ~ ~ 8,4 , (6)и н
где о - максимальные осевы е напряжения в поперечном сечении болтов;
о н - номинальные напряжения, о н = A P R мL ф /(3 S б ); А Р - приложенное
внутреннее давление, МПа; R м - внутренний радиус охватывающих накла
док муфты, мм; Lф - длина фланцевого соединения муфты, мм; S б - пло
щадь поперечного сечения одного болта, мм . П олученное значение коэф
фициента к несколько меньше такового, определенного по упругой расчет
ной схеме при отсутствии ребер жесткости, поскольку учитывает передачу
усилий через ребра жесткости, что согласуется с вышеприведенной схемой.
П ласт ический р а сч ет для идеальн о п ласт и ческого м ат ери ала . Проведем
расчет, зафиксировав реальное значение предела прочности, постепенно уве
личивая приложенное давление до наступления предельного состояния. Ему
соответствует прекращение сходимости расчета с помощью A N SY S. При
этом коэффициент увеличения напряжений к = о вS б / APRм Lф = 2,7 . При
передаче растягивающего усилия болты работают только на 30%. Таким
образом, полученное значение коэффициента к соответствует предельному
пластическому состоянию. Если перейти к эквивалентной толщине стенки, то
она будет примерно равна A t = 8 ,4 5 /2 ,7 = 3,12 мм. Заметим, что если исхо
дить из числа к = 3,3, то эквивалентная толщина стенки будет At = 2,53 мм.
108 ISSN 0556-171X. Проблемыг прочности, 2009, № 2
Расчет на прочность разъемной муфты
О бщ ая прочность деф ек тной трубы и разъем ной муфты . Очевидно,
что муфта оказывает подкрепляющее действие на трубу. Однако просто
суммировать их несущ ие способности нельзя. Рассмотрим простой пример:
пусть глубокий (например, глубиной е = 0 ,8), но короткий дефект ослабляет
несущ ую способность трубы на 10%, т.е. а = 0,9. Очевидно, что приме
нение осесимметричной охватывающей накладки муфты, изготовленной из
того же материала, что и труба, но с толщиной стенки, равной 10% толщины
стенки последней, не восстановит полностью несущ ую способность трубы.
Логичнее считать, что нетто-сечение трубы в зоне дефекта просто увеличи
лось на 10% и составляет г 0 = 0 ,2 + 0,1 = 0,3. Именно такой подход будем
использовать при прогнозировании несущ ей способности трубы с муфтой,
что согласуется с физической моделью разрушения, принятой при выводе
уравнений предельного состояния вида (2) [5].
П роцедура нахождения коэффициента уменьшения прочности а ц для
трубы, усиленной муфтой, аналогична той, с помощью которой было опре
делено а ц для трубы с дефектом (рис. 3). Поскольку относительная длина
дефекта Я осталось неизменной, значение а находим при одинаковом
уровне Я = 2 ,4 9 (см. выражение (2 ) и рис. 3): а ц = 0 ,753 - для полезной
толщины муфты, равной приблизительно 2 мм; а ц = 0,858 - для толщины
муфты 3 мм. Величина предельного внутреннего давления конструкции,
состоящ ей из дефектной трубы и разъемной муфты, для двух вышеуказан
ных случаев будет:
Рьь = 0 ,7 5 3 о вг /Я = 17 ,4 МПа; (7)
Рьь = 0 ,8 5 8 о вг /Я = 19,8 МПа. (8)
В эксперименте может быть получено значение предельного разрушающего
давления, близкое к РЬ1 = 19,8 МПа.
С равнение результатов теоретически х расчетов с экспериментом .
Выбор размеров исходного дефекта заключается в том, чтобы разрушение
произошло именно в дефектной области, усиленной муфтой. Это позволяет
оценить экспериментально усиливающий эффект от муфты.
В результате проведенного эксперимента было определено, что разруш е
ние конструкции произошло при уровне давления Р ехр = 20,5 МПа. “П о
лезную ” толщину муфты согласно эксперименту можно легко рассчитать:
Д г = 3,3 мм. Причем непосредственной причиной разрушения было прораста
ние искусственного дефекта по толщине стенки до потери герметичности.
Заметим, что разрушающее давление для бездефектной трубы составляет
Р = 23,1 МПа.
Таким образом, можно утверждать, что достигнутое в эксперименте
давление Р ехр = 20,5 МПа есть результат совместной работы дефектной тру
бы и муфты. Поскольку труба с дефектом, но без муфты разрушается пример
но при уровне напряжений РЬ1 = 12,4 МПа, можно считать, что муфта
упрочняет конструкцию примерно на 8 МПа, или в терминах условной
дополнительной толщины стенки - на 3,3 мм. Это, в свою очередь, является
достаточно весомым аргументом для обоснования условий практического
применения такой муфты.
ISSN 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2009, № 2 109
И. В. Орыняк, С. А. Охримчук, Л. И. Венгловский и др.
С другой стороны, сравнение результатов эксперимента с прогнозными
оценками показывает, что согласно теоретическим расчетам разрушающее
давление на уровне 18...19 МПа является достаточно обоснованным, а постро
енные модели - адекватными. П оэтому разработанные общ ие подходы к
анализу совместной работы муфты и дефектной трубы могут в дальнейшем
использоваться при решении аналогичных задач.
В ы в о д ы
1. Анализ данных о разрушении бездефектных труб показывает, что в
качестве предельных напряжений при расчете на прочность необходимо
использовать предел прочности.
2. Уменьшение прочности трубы с дефектом по сравнению с бездефект
ной учитывается с помощью коэффициента предельного давления а , который
зависит от геометрии дефекта трубы, а именно: отношения глубины дефекта
к толщине стенки трубы t и относительной длины дефекта Х = c /V R t.
3. Разработаны аналитическая и численная методики оценки несущ ей
способности муфты.
4. П остроена модель совместной работы дефектной трубы и муфты и
определено предельное внутреннее давление всей конструкции, равное P LL =
= 19,8 МПа. Согласно эксперименту, конструкция разрушилась при P exp =
= 20,5 МПа, что дает очень хорошее соответствие с теоретическими расчетами.
Р е з ю м е
Оцінено зниження міцності труби зі штучним дефектом. На основі аналітич
ної та числової моделей розглянуто вплив конструктивних особливостей
рознімної муфти на її несучу здатність. Проаналізовано роботу муфти з
трубою , на яку нанесено штучний поверхневий осьовий дефект. Результати
аналізу зіставляються з даними експерименту.
1. W olodko J. Sim plified methods for predicting the stress-strain response o f
hoop wound com posite reinforced steel pipe (IPC 2006-10423) // Proc. o f 6th
Int. Pipeline Conf. (IPC’06, ASM E, Sept. 2 5 -2 9 , 2006). - Calgary, 2006.
2. З а н д б е р г А. С., Тарлинский В. Д . М еханизм перераспределения нагрузок
при ремонте трубопроводов с применением пластиковых муфт // Свар.
пр-во. - 2000. - № 12. - С. 11 - 18.
3. Lin dholm U. S., H ill V. L ., a n d S teph en s D . Thin-shell analysis for repair o f
pipeline corrosion defects // Pipeline Risk A ssessm ent, Rehabilitation, and
Repair Conference (Sept. 13-16 , 1993). - 1993.
4. F re ire J ., V ieira R ., a n d R o sa s M . M easuring the remaining strength factor o f
a steel-adhesive-repair system (IPC 2006-10533) // Proc. o f 6th Int. Pipeline
Conf. (IPC’06, ASM E, Sept. 2 5 -2 9 , 2006). - Calgary, 2006.
5. O ryn yak I. V. Leak and break m odels o f ductile fracture o f pressurized pipe
with axial defects (IPC 2006-10066) // Proc. o f 6th Int. Pipeline Conf. (IPC’06,
ASM E, Sept. 2 5 -2 9 , 2006). - Calgary, 2006.
110 ISSN 0556-171X. Проблемыг прочности, 2009, № 2
Расчет на прочность разъемной муфтыг
6 . C osham A. a n d H opk in s P . The Pipeline defect assessm ent manual (IPC2002-
27067) // Proc. o f 4th Int. Pipeline Conf. (IPC’02, ASM E, Sept. 29 - Oct. 3,
2002). - Calgary, 2002.
7. K iefn e r J. F ., M a x ey W. A ., E ib e r R. J ., a n d D uffy A. R . Fracture stress levels
o f flaws in pressurized cylinders. Progress in flaw growth and fracture
toughness testing // A STM STP 536. - P. 461 - 481.
8 . К р а со вск и й А. Я ., О ры няк И. В., Тороп В. M . Вязкое разрушение цилинд
рических тел с аксиальными трещинами, нагруженных внутренним дав
лением // Пробл. прочности. - 1990. - № 2. - С. 16 - 20.
9. O ryn yak I. V. a n d B o ro d ii M . V. A ductile fracture m odel for a pipe with an
axial surface crack // Eng. Fract. M ech. - 1994. - 49, N o. 2. - P. 287 - 294.
10. L eis B. N. a n d S teph en s D . R . A n alternative approach to assess the integrity
o f corroded line pipe. Pt. 1: Current status. Pt. 2: Alternative criterion // 7th
Int. Conf. on O ffshore P ipeline and Polar E ngineering. - 1997. - V ol. 3. -
P. 624 - 641.
11. S ta a t M . Plastic collapse analysis o f longitudinally flawed pipes and vessels //
N uclear Eng. Design. - 2004. - 234. - P. 25 - 43.
12. Х о д ж Ф. Г . Расчет конструкций с учетом пластических деформаций. -
М.: Машгиз, 1963. - 256 с.
Поступила 09. 10. 2007
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2009, № 2 111
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-48377 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:20:06Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Орыняк, И.В. Охримчук, С.А. Венгловский, Л.И. Стрижало, В.А. Агеев, С.М. Чуйков, С.П. Чечин, Э.В. Богдан, А.В. 2013-08-19T08:12:36Z 2013-08-19T08:12:36Z 2009 Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом / И.В. Орыняк, С.А. Охримчук, Л.И. Венгловский, В.А. Стрижало, С.М. Агеев, С.П. Чуйков, Э.В. Чечин, А.В. Богдан // Проблемы прочности. — 2009. — № 2. — С. 102-111. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48377 539.4 Оценено снижение прочности трубы с искусственным дефектом. На основе аналитической и численной моделей рассмотрено влияние конструктивных особенностей разъемной муфты на ее несущую способность. Проанализирована совместная работа муфты с трубой, на которую нанесен искусственный поверхностный осевой дефект. Результаты анализа сопоставляются с данными эксперимента. Оцінено зниження міцності труби зі штучним дефектом. На основі аналітичної та числової моделей розглянуто вплив конструктивних особливостей рознімної муфти на її несучу здатність. Проаналізовано роботу муфти з трубою, на яку нанесено штучний поверхневий осьовий дефект. Результати аналізу зіставляються з даними експерименту. We provide assessment of the strength reduction of a pipe with an artificial flaw. Based on the analytical and numerical models, we analyze the effect of structural peculiarities of a split coupling on its load-bearing capacity. The analysis is performed of the joint operation of a split coupling/pipe containing an artificial surface axial flaw. The results of such analysis are compared to the experimental ones. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом Strength sssessment of a split coupling on a pipe containing a flaw Article published earlier |
| spellingShingle | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом Орыняк, И.В. Охримчук, С.А. Венгловский, Л.И. Стрижало, В.А. Агеев, С.М. Чуйков, С.П. Чечин, Э.В. Богдан, А.В. Научно-технический раздел |
| title | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| title_alt | Strength sssessment of a split coupling on a pipe containing a flaw |
| title_full | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| title_fullStr | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| title_full_unstemmed | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| title_short | Расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| title_sort | расчет на прочность разъемной муфты на трубе с дефектом |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48377 |
| work_keys_str_mv | AT orynâkiv rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT ohrimčuksa rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT venglovskiili rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT strižalova rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT ageevsm rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT čuikovsp rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT čečinév rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT bogdanav rasčetnapročnostʹrazʺemnoimuftynatrubesdefektom AT orynâkiv strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT ohrimčuksa strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT venglovskiili strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT strižalova strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT ageevsm strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT čuikovsp strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT čečinév strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw AT bogdanav strengthsssessmentofasplitcouplingonapipecontainingaflaw |