В статье приведены результаты компьютерного моделирования условий образования локального смятия стенки трубопровода в зависимости от соотношения внутренних усилий, которые реализуются в сечении трубопровода при различных условиях эксплуатации. Получены значения предельного изгибающего момента трубопровода при потере местной устойчивости стенки в зависимости от внутреннего давления и осевого усилия, связанного для подземного защемленного грунтом трубопровода с внутренним давлением и температурным перепадом. Моделирование изгиба трубопровода проведено c использованием программного комплекса для инженерных расчетов LS-DYNA в трехмерной оболочечной постановке с использованием конечных элементов первого порядка точности. Пластические свойства материала стенки трубы задавались степенной диаграммой напряжение – деформация. Осевое усилие задавалось в широком диапазоне значений, перекрывающем растяжение и сжатие. Нагружение моментом задавалось поворотом торцов трубы с постоянной скоростью при фиксированных значениях внутреннего давления и осевого усилия. Предельный изгибающий момент определялся в максимуме зависимости момента от угла поворота торцов. По результатам серии расчетов получены зависимости предельного изгибающего момента от осевого усилия для внутреннего давления 0 и 3,8 МПа. Из полученных зависимостей сделан вывод, что внутреннее давление при растягивающих осевых нагрузках повышает сопротивление стенки трубы локальному смятию, а при сжимающих – понижает. Полученное влияние внутреннего давления при сжимающих осевых усилиях отличается от результатов работы P. Schaumann, Ch. Keindorf, H. Brüggemann (2005), где сделан вывод о поддерживающем влиянии внутреннего давления на локальное смятие стенки как при растягивающих, так и при сжимающих осевых усилиях.
Список литературы
1. Влияние напряженно-деформированного состояния на предельное состояние трубопровода // Ю.В. Лисин, С.В. Эрмиш, Н.А. Махутов [и др.] // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – Т. 7. – № 4. – С. 12-16.
2. Варшицкий В.М., Жулидов С.Н. Инженерная оценка работоспособности бездефектных кольцевых стыков подземных трубопроводов на участках с ненормативной кривизной оси // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т. 8. – № 5. – С. 490-495.
3. Schaumann P., Keindorf Ch., Brüggemann H. Еlasto-plastic behavior and buckling analysis of steel pipelines exposed to internal pressure and additional loads // Proceedings of OMAE2005. – Halkidiki, Greece, 2005. – June 12-17.
4. Nobuhisa S., Joe K., Junji S. Strain Capacity of High-Strength Line Pipes // JFE GIHO. – 2007. – N. 17. – Aug. – Р. 31–36.
5. Hauch S., Bai Y. Bending Moment Capacity of Pipes // Proceedings of the 18th International Conference on Offshore, Mechanics and Arctic Engineering – Omae, 1999. – Paper No PL-99-5033.
6. Tsuru E., Agata J., Nagata Y. Analytical Approach for Buckling Resistance of UOE Linepipe with Orthogonal Anisotropy under Combined Loading // Proceedings of the 8th International Pipeline Conference IPC2010. – Calgary, Alberta, 2010, September 27-October 1.
7. Nobuhisa S., Tajika H., Igi S. Local buckling behavior of 48”, x80 high-strain line pipes // Proceedings of the 8th International Pipeline Conference IPC2010. – Calgary, Alberta, 2010, September 27-October 1, 2010.
8. LS-DYNA KEYWORD USER’S MANUAL, LSTC, Version R7.0, February 2013.
