В данной статье рассмотрена конструкция полимерно-армированной трубы с сетчатым каркасом. Выполнен обзор аналитических методик определения напряжений, возникающих в полимерно-армированных трубах под действием внутреннего давления. Определение напряжений, возникающих в таких трубах необходимо для оценки прочности конструкции и допустимых нагрузок. Целью работы являлась оценка точности аналитических методик, описывающих напряженно-деформированное состояние труб. Для этого на первом этапе проведены экспериментальные исследования, в результате которых установлены разрушающее давление и механические свойства материалов (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного термического расширения, предел текучести и предел прочности). Так как все рассмотренные аналитические методики предназначены для описания напряженно-деформированного состояния труб в зоне упругого деформирования, использовать напрямую данные, полученные в ходе экспериментального исследования, некорректно. В связи с этим на втором этапе по полученным экспериментальным данным построены и адаптированы численные модели в программном комплексе ANSYS. Условием разрушения в численной модели являлось достижение эквивалентными напряжениями по Мизесу (энергетическая (четвертая) теория прочности) предела прочности хотя бы в одном из материалов конструкции. Затем с помощью адаптированных моделей методом конечных элементов были рассчитаны напряжения, возникающие под действием более низких внутренних давлений и не превышающие при этом предел текучести материалов. По результатам расчетов выполнена оценка аналитических методик и сделаны выводы о возможности их применения для описания напряженно-деформированного состояния полимерно-армированных труб с сетчатым каркасом.
Список литературы
1. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Иванов С.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния и прогнозирование прочности полимерных и армированных труб газового назначения // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. – 2007. – № 6 (56). – С. 419–426.
2. Гориловский М.И., Гвоздев И.В., Швабауэр В.В. К вопросу прочностного расчета армированных полимерных труб // Полимерные трубы. – 2005. – № 2. – C. 22–25.
3. Qiang Bai, Yong Bai, Weidong Ruan. Advances in Pipes and Pipelines: Flexible Pipes. – Scrivener Publishing LLC, 2017. – 640 p. – DOI:10.1002/9781119041290
4. Проект ГОСТ «Трубопроводы промысловые полимерные, армированные металлическим каркасом. Правила проектирования и строительства». - https://docs.cntd.ru/document/554503317
