Для разработки требований по нагрузкам к стенду для испытания труб проведен анализ несущей способности трубопровода при действии в его сечении внутреннего давления, осевого усилия, изгибающего и крутящего моментов. Исследования проводились с целью выявления влияния крутящего момента на несущую способность трубопровода при комбинированном нагружении и определения необходимости нагружения трубных образцов крутящим моментом при проведении стендовых испытаний труб. Для проведения анализа получена простая аналитическая зависимость предельного изгибающего момента от внутреннего давления, осевой силы и крутящего момента. В качестве расчетной схемы трубопровода принята балка трубчатого сечения. Принята модель материала без упрочнения. При этом учитывалось наличие кольцевых напряжений от внутреннего давления. Расчет такой балки при двухосном напряженном состоянии (с учетом кольцевых напряжений) сводится к расчету обычной балки при одноосном напряженном состоянии, материал которой имеет разные пределы текучести при сжатии и растяжении. Выполнен расчет в программном комплексе, реализующем метод конечных элементов. Проведено сравнение результатов аналитических расчетов с результатами численного моделирования несущей способности трубопровода методом конечных элементов. Получено удовлетворительное соответствие результатов. Исследовано влияние крутящего момента на несущую способность трубопровода при комбинированном нагружении трубопровода. Результаты исследований позволили обосновать незначительное влияние крутящего момента на несущую способность трубопровода при комбинированном нагружении в исследуемом интервале изменения нагрузок и оказаться от функции нагружения трубного образца крутящим моментом при разработке специализированного стенда для испытаний.
Список литературы
1. Научно-технические, социально-экономические и правовые аспекты надежности транспорта нефти и нефтепродуктов / С.Г. Радионова, П.А. Ревель-Муроз, Ю.В. Лисин [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2016. – № 5. – С. 72–77.
2. Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость: Справочное пособие. – М.: Недра, 1991. – 287 с.
3. Цзи Чан, Хан Чан. Численное моделирование механического состояния трубы при внешнем воздействии // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – № 1. – С. 66–71.
4. Варшицкий В.М., Козырев О.А. Влияние положительного температурного перепада на предельное состояние разрушения подземного трубопровода // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2013. – № 1. – С. 30–31.
5. Soren Hauch, Yong Bai. Bending moment capacity of pipes // Offshore Mechanical and Arctic Engineering. – 1999. – July. – Р. 11–16.
6. Istemi F.Ozkan. Magdi Mohared Moment resistance of steel pipes subjected to combined loads // International Journal of Pressure Vessels and Piping. – 2009. – V. 86. – Р. 252–264.
