ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ Постановка задачи из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Для решения поставленной задачи (2.502) используется гибридный метод снижения затрат на установившиеся режимы транспортирования природного газа по ГТС. Критерий оптимизации установившихся режимов функционирования ГТС записывается следующим образом. [c.274] Гибридный метод решения поставленной оптимизационной задачи был впервые предложен В.Е. Селезневым [2, 59, 115]. Свое последующее развитие он получил в работах В.В. Киселева [1, 2, 5, 6]. Он предполагает последовательное вьшолнение трех основных шагов. На первом шаге методом динамического программирования (ДП) по модифицированной схеме H.H. Моисеева [32] (модификация В.В. Киселева [1, 5]) оперативно находятся варианты возможных конфигураций ГТС, соответствующих минимальным значениям оценок энергозатрат (или финансовых затрат) на транспортирование газа по ГТС. На втором шаге методом общего нелинейного программирования (НП) с высокой точностью минимизируются энергозатраты (или финансовые затраты) на транспортирование газа для каждого из полученных вариантов конфигурации ГТС. В качестве метода общего нелинейного программирования здесь используются метод модифицированных функций Лагранжа [118] или метод линеаризации Б.Н. Пшеничного 122]. На шаге 3 гибридного метода снижения затрат на установившиеся режимы транспортирования природного газа по ГТС в качестве общего решения принимается вариант конфигурации ГТС, имеющий минимальное значение энергозатрат (или финансовых затрат) на транспортирование природного газа при заданных граничных условиях. [c.274] Рассмотрим содержание некоторых шагов данного алгоритма более детально. [c.275] В общем случае для выбора конфигурации газотранспортной сети, удовлетворяющей требованиям по обеспечению заданных массового расхода природного газа и перепада давлений транспортируемого газа между входом и выходом сети, применяется метод ДП по модифицированной схеме H.H. Моисеева [32] (модификация В.В. Киселева [1, 5]). При его применении предварительно составляется набор всех практически реализуемых конфигураций КС (набор схем совместной работы ГПА на индивидуальной КС) для различных установившихся режимов транспортирования природного газа. Здесь следует отметить, что составление набора проводится один раз для всего спектра установившихся режимов. При составлении набора используются нормативная документация, регламентирующая режимы совместного использования ГПА разных типов опыт работы диспетчеров рабочие характеристики ЦН, эксплуатирующихся на КС и т.д. [c.275] Рассматриваемые в этой Главе методы и технологии численного анализа прочности трубопроводных систем были разработаны в полном соответствии с расширенной концепцией моделирования трубопроводных сетей и систем каналов с открытым руслом, предложенной в Разделе 1.7. [c.277] При постановке задачи анализа прочности трубопроводов будем считать, что нам известны геометрическая конфигурация и характеристики физико-механических свойств материалов конструкции трубопроводной системы, находящейся в эксплуатации, а также параметры обобщенных силовых факторов, действующих на данную конструкцию. Под обобщенными силовыми факторами здесь подразумеваются все воздействия, приводящие к возникновению в трубопроводах статического НДС, например, давление транспортируемой среды, температурный перепад, вынуаденное смещение от проектного положения и т.п. [c.277] Основными источниками информации для сбора исходных данных служат проектная, строительная и эксплуатационная документация, результаты проведенных паспортизации, технической диагностики, инженерных изысканий, а также, в случае необходимости, специально выполненные дополнительные исследования. [c.277] На основании исходной информации необходимо выполнить анализ сложного НДС как всей трубопроводной системы в целом, так и отдельных ее элементов, оценить реальную прочность наиболее нагруженных участков и определить соответствие расчетных запасов прочности этих участков требуемым нормативам. [c.277] Для изотропного материала тензор коэффициентов температурного расширения является шаровым, то есть О, только при к = 1, и =а, к = , 2,Ъ). Если изменение температуры стенок труб не превышает 150°С, то параметра можно считать не зависящим от температуры Т коэффициентом линейного температурного расширения материала. При превышении температурного перепада стенок трубопровода значения 150°С для получения корректных результатов при моделировании необходимо учитывать зависимость всех характеристик физико-механических свойств и показателей прочности материала труб от температуры. [c.278] Как отмечалось выше, изотропия физико-механических свойств материала трубопроводов является хотя и достаточно хорошим, но все же приближением. В действительности, вследствие технологии производства, каждый прокатанный стальной лист (штрипс), а, следовательно, и изготовленная из него труба (см. Приложение 1), обладает некоторой анизотропией (а точнее - ортотропией) механических свойств [125, 126]. Поэтому при наличии достоверных исходных данных для получения высокоточных результатов численного моделирования следует учитывать ортотропию физико-механических свойств материала труб (штрипса). [c.279] Линейно-упругое поведение материала трубопроводов наблюдается лишь при малых (обратимых) деформациях. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к тому, что в металле труб появляются необратимые пластические деформации, развитие которых и приводит к разрушению трубопроводной конструкции. [c.280] Для адекватной оценки прочности магистральных трубопроводов, при анализе предельных состояний, необходимо надлежащим образом учитывать нелинейные пластические свойства трубных сталей. Кроме того, даже в случае, когда деформации трубопроводной конструкции малы и не выходят за пределы упругой области, реальную расчетную картину НДС подземных участков трубопроводов можно получить лишь с учетом нелинейного сопротивления окружающего их грунта. [c.280] Соответственно, в декартовой системе координат изменяется вид вьфажений (3.1), (3.3). [c.281] Решение системы (3.1 - 3.4) можно вести разными путями, в зависимости от того, что, прежде всего, необходимо определить. В нашем случае наиболее удобным способом является прямой метод перемещений [123]. [c.281] Соответственно, интегрирование системы (3.10) с учетом граничных условий (3.8) и (3.9) позволит определить все характеристики линейно-упругого НДС трехмерной конструкции. [c.281] Вернуться к основной статье