Сравнивая значения модулей компонент
σ
i
тензора напряжений
и эквивалентных напряжений
σ
э
для всех возможных сочетаний
σ
i
,
находим экстремум напряжений
σ
m
и сопоставляем с предельно допу-
стимым напряжением [
σ
d
], проверяя тем самым условие обеспеченной
прочности
σ
m
≤
[
σ
d
]
.
При удовлетворении неравенства определяется ресурс прочности
R
пр
= 1
−
σ
m
/
[
σ
d
]
.
Варианты (общим числом 18) сочетаний
σ
i
нахождения
σ
э
отли-
чаются наличием и знаками кривизн
K
R
и наличием сейсмического
воздействия
a
c
(табл. 1).
Алгоритм определения экстремума напряжений и ресурса прочно-
сти запрограммирован для ПК (программа STRING).
В результате вариантных расчетов выдаются значения литостати-
ческой нагрузки
G
с учетом водоизмещения (для водонасыщенного
грунта), давления
P
m
обжатия трубы, изгибающего момента
M
kr
от
кривизны рельефа, а также значения следующих компонент тензора
напряжений:
σ
MA
или
σ
MC
— фибровых кольцевых изгибных напря-
жений стенки;
σ
NA
или
σ
NC
— равномерных кольцевых напряжений
сжатия стенки;
σ
g
— кольцевого растяжения от давления продукта;
σ
Δ
T
— осевого сжатия от температурного перепада;
σ
μ
— осевого ра-
стяжения Пуассона;
σ
gos
— осевого растяжения от торцевого давле-
ния продукта;
σ
C,kr
— фибровых продольных изгибных напряжений
от кривизны рельефа;
σ
seism
— осевого напряжения от сейсмического
воздействия.
При различных наборах входных данных (в условиях статического
и сейсмического нагружений, при наличии или отсутствии темпера-
турных перепадов, кривизны рельефа и водонасыщенности грунта)
выдаются максимальные по модулю значения интенсивности напря-
жений для всех условий нагружения и сочетаний знакопеременных
напряжений, а также глобальный экстремум интенсивности — экви-
валентное напряжение
σ
э
. В результате сравнения с максимальной по
модулю компонентой тензора выдаются экстремальные значения на-
пряжений
σ
m
и ресурса прочности.
Вариантные прочностные расчеты нефтепроводов.
Исходные
данные.
Проведены вариантные прочностные расчеты МН по про-
грамме STRING со следующими исходными данными [2, 3]: диаметр
труб
D
= 1220
мм; толщина стенки
δ
= 13
и 20 мм; давление продук-
та
P
g
= 8
,
8
МПа; кривизна рельефа
K
R
= 0
,
002
м
−
1
; температурный
перепад
Δ
T
=
−
20
и
+20
◦
С; плотность воды
ρ
в
= 1000
кг/м
3
; сей-
смичность
A
c
= 8
баллов (
а
с
= 200
см/с
2
).
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4 29
