Numerically Modeling the Deformationof an Underwater Pipeline Containing Fluidunder Impact Loading

Abstract

Îïèñûâàþòñÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü è ìåòîäèêà ÷èñëåííîãî ðåøåíèÿ ïëîñêîé çàäà÷è äèíàìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ óäàðíèêà ñ ïîäâîäíûì òðóáîïðîâîäîì, ñîäåðaeàùèì aeèäêîñòü. Ïîêàçàíû îñîáåííîñòè âîëíîâûõ ïðîöåññîâ äëÿ òðóáîïðîâîäà, ïîãðóaeåííîãî â aeèäêîñòü, è äëÿ òðóáîïðîâîäà áåç îêðóaeàþùåé ñðåäû. Êëþ÷åâûå ñëîâà: òðóáîïðîâîä, óïðóãîñòü, ïëàñòè÷íîñòü, äåôîðìàöèÿ, óäàð, aeèäêîñòü. *) Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîì ôèíàíñèðîâàíèè ÐÔÔÈ (ãðàíò ¹11-08-97040-ð_ïî-âîëaeüå_à), Ïðîãðàììîé ãîñóäàðñòâåííîé ïîääåðaeêè âåäóùèõ íàó÷íûõ øêîë ÐÔ (ãðàíò ÍØ-2843.2012.8) è ÔÖÏ «Íàó÷íûå è íàó÷íî-ïåäàãîãè÷åñêèå êàäðû èííîâàöèîííîé Ðîññèè» íà 2009-2013 ãîäû (ÃÊ ¹ 16.740.11.0087). ÏÐÎÁËÅÌÛ ÏÐÎ×ÍÎÑÒÈ È ÏËÀÑÒÈ×ÍÎÑÒÈ, âûï. 74, 2012 ã.Èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ äåôîðìàöèè ïîäâîäíûõ òðóáîïðîâîäîâ ïðè óäàðíîì íàãðóaeåíèè ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ â ñâÿçè ñ ïðèìåíåíèåì â íåôòåãàçîâîé ñôåðå. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ àâàðèéíûõ ñèòóàöèé, òàêèõ êàê óòå÷êà íåôòåïðîäóêòîâ, âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü îöåíêè ïðî÷íîñòè òðóá ïîä âîçäåéñòâèåì èìïóëüñíûõ íàãðóçîê. Ðàíåå [1-3] áûëè ïîëó÷åíû ðåçóëüòàòû ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ óäàðíîãî âîçäåéñòâèÿ òåëà, èìåþùåãî ôîðìó ïðîòÿaeåííîãî ïðÿìîóãîëüíîãî ïàðàëëåëåïèïåäà, íà ñâîáîäíûé ó÷àñòîê òðóáîïðîâîäà, çàïîëíåííîãî aeèäêîñòüþ, áåç ó÷åòà âíåøíåé ñðåäû.  ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî íàëè-÷èå çàïîëíÿþùåé aeèäêîñòè ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåò êîíòàêòíûå íàãðóçêè íà òðóáîïðîâîä, íî ñíèaeàåò ñðåäíåå çíà÷åíèå ñêîðîñòè åãî äâèaeåíèÿ è óðîâåíü îêðóaeíîãî íàïðÿaeåíèÿ â íåì.Ïîñòàíîâêà çàäà÷è âçàèìîäåéñòâèÿ óäàðíèêà ñ îáîëî÷êîé òðóáîïðîâîäà, çàïîëíåííîãî aeèäêîñòüþ, ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ïðîèñõîäèò óäàðíîå âîçäåéñòâèå íà ó÷àñòîê òðóáîïðîâîäà, ïîëíîñòüþ ïîãðóaeåííûé â aeèäêîñòü.Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ôîðìóëèðîâêà äàííîé çàäà÷è âêëþ÷àåò â ñåáÿ óðàâíåíèÿ äåôîðìèðîâàíèÿ îáîëî÷êè òðóáîïðîâîäà, óðàâíåíèÿ äâèaeåíèÿ óäàðíèêà, îêðóaeàþùåé è çàïîëíÿþùåé aeèäêîñòè. Óäàðíîå âîçäåéñòâèå âûçûâàåò ñëîaeíóþ âîëíîâóþ êàðòèíó äåôîðìàöèè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ òðóáíîé îáîëî÷êè íà ó÷àñòêå åå êîíòàêòà ñ óäàðíèêîì.