Предлагаемая вашему вниманию монография посвящена развитию научного направления, связанного с разработкой практических методов и технологий численного анализа прочности сложных трубопроводных систем с целью повышения их безопасности, экономичности и экологичности. В данной монографии подробно рассматриваются практические аспекты развития технологии численного прочностного анализа промышленных трубопроводных систем для выявления аварийно-опасных участков трубопроводов и их ранжирования по срокам ремонта или замены. В ее основу положен разработанный В.В.Алешиным научный подход к повышению безопасности промышленных трубопроводных систем с использованием методов численного прочностного анализа. Данный подход заключается в проведении численного анализа сложного нелинейного напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопроводов с минимальными упрощениями их конструкции с учетом многофакторного нагружения; оценке их прочности по результатам моделирования разрушения исследуемых участков трубопроводов; определении параметров их безопасной эксплуатации. В представляемой вниманию читателей монографии основное внимание уделяется развитию данной вычислительной технологии в направлении автоматизации процедур подготовки исходных данных, проведения расчетов и анализа полученных результатов. Материал, изложенный в монографии, является логическим продолжением и развитием концепций и методов, предложенных в работе В.Е.Селезнева, В.В.Алешина и Г.С.Клишина "Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем", опубликованной в издательстве УРСС (г.Москва) в 2002 году (448 с.). Первая Глава монографии посвящена описанию алгоритмов вычислительной технологии и созданных на их базе программных процедур автоматизации численного анализа сложного нелинейного НДС и оценки прочности подземных трубопроводов с учетом их многофакторного нагружения и данных технической диагностики. Программные процедуры реализованы для практического применения в виде программных модулей (макросов), написанных на языке APDL, и предназначены для использования в лицензионной универсальной компьютерной программе ANSYS (США). Во второй Главе монографии рассматривается технология численного анализа НДС и оценки прочности оголенных участков подводных переходов магистральных трубопроводов с учетом силового воздействия обтекающего их стационарного и нестационарного потоков воды. Приводятся постановка задачи и результаты численного моделирования течения воды при обтекании подводного трубопровода в трехмерной постановке, алгоритмы передачи нагрузок, действующих со стороны потока на трубопровод, и технология анализа сложного нелинейного НДС подводного трубопровода с учетом дополнительных нагрузок от водного потока. Описаны программные процедуры автоматизации анализа НДС подводного трубопровода. В третьей Главе излагаются и научно обосновываются подход к численному анализу аварийного разрушения узла пересечения многониточных магистральных трубопроводов и созданная на базе этого подхода вычислительная технология. Описываются алгоритмы разработанной технологии и рассматриваются примеры ее практического использования для анализа безопасности узлов пересечения магистральных трубопроводов. Основной текст монографии дополняется и иллюстрируется материалами, содержащимися в шести приложениях. В Приложении 1 приводится полный текст программных процедур автоматизации построения и численного анализа общего НДС трубопроводных участков подземной прокладки в балочном приближении. В Приложении 2 представлен пример (фрагмент) текста программной процедуры автоматизированного построения и численного анализа оболочечной геометрической модели участка трубопровода с окружающим грунтом. В Приложении 3 содержится пример (фрагмент) текста программной процедуры автоматизированного построения объемной геометрической модели участка трубопровода с коррозионным дефектом. В Приложении 4 приводится полный текст программных процедур автоматизированного построения, расчета и определения разрушающего давления объемных КЭ-моделей участков трубопроводов с коррозионными дефектам. В Приложении 5 анализируются результаты исследований степени влияния погрешностей каждого из типов исходных данных, необходимых для численного анализа сложного нелинейного НДС подземных участков трубопроводов, на точность получаемых расчетных оценок. В Приложении 6 представлен полный текст программной процедуры для преобразования расчетных значений касательных напряжений, возникающих на поверхности подводного трубопровода при обтекании его стационарным или динамическим потоками, в соответствующие узловые силы, выступающие в качестве нагрузки при оценки сложного нелинейного НДС конструкции магистрального трубопровода в области подводного перехода. Концепция рукописи данной монографии была сформулирована В.Е.Селезневым. Детальный план-проспект рукописи этой монографии был подготовлен В.Е.Селезневым и В.В.Алешиным. Глава 1 написана В.В.Алешиным, В.В.Кобяковым и В.Е.Селезневым; Глава 2 – В.В.Алешиным, В.Е.Селезневым, К.И.Дикаревым и Г.С.Клишиным; Глава 3 – В.В.Алешиным, К.И.Дикаревым, В.Е.Селезневым. Программные процедуры, представленные в Приложениях 1, 3 и 4, разработаны В.В.Кобяковым, в Приложении 2 – К.И.Дикаревым. Приложение 5 написано В.В.Алешиным, К.И.Дикаревым и В.В.Кобяковым. В подготовке материала для Приложения 5 принимали участие П.В.Черномаз (Россия), Тибор Кршак (Словакия) и Рудольф Хайоши (Словакия). Научная редакция монографии осуществлена В.В.Алешиным и В.Е.Селезневым. В заключение авторы хотели бы искренне поблагодарить за постоянное внимание к своей работе, научно-технические консультации и критическое обсуждение материала, положенного в основу монографии, академика РАН, директора Российского Федерального Ядерного Центра – Всероссийского научно-исследовательского института доктора физико-математических наук Радия Ивановича Илькаева, руководителей и ведущих специалистов Международной газотранспортной компании "SPP-DSTG" (Словакия) в лице директора по производству инженера Йозефа Титку, руководителя отделения промышленной безопасности и надежности инженера Тибора Кршака, главного специалиста по моделированию инженера Яна Марко и ученых Математического института Словацкой академии наук, в лице директора, академика САН, доктора физико-математических наук Анатолия Двуреченского, ученого секретаря института доктора Карола Немогу и ведущего специалиста института доктора Рудольфа Хайоши. Авторы благодарят за поддержку своих разработок директора Представительства компании "CADFEM GmbH" в СНГ Валерия Николаевича Анпилова. Авторы выражают свою благодарность и признательность сотрудникам Центра вычислительных технологий ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ" Ирине Алексеевне Скитевой, Олесе Вячеславовне Коршуновой, Оксане Владимировне Устюшиной и Валентине Николаевне Марзановой за помощь в подготовке рукописи к публикации. Также авторы искренне благодарят коллектив издательства УРСС за качественную работу по подготовке рукописи к печати в кратчайшие сроки, внимательное и доброжелательное отношение к авторам при работе. АЛЕШИН ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ Заместитель руководителя Центра вычислительных технологий механики ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ". Кандидат технических наук. Автор более 50 печатных работ, посвященных разработке и практическому применению методов численного моделирования и вычислительных технологий для повышения безопасности сложных промышленных объектов и технических систем с использованием методов вычислительной механики. СЕЛЕЗНЕВ ВАДИМ ЕВГЕНЬЕВИЧ Руководитель Центра вычислительных технологий механики ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ". Доктор технических наук. Автор более 100 печатных работ, посвященных повышению безопасности, экологичности и эффективности сложных технических систем методами вычислительной механики и математической оптимизации. КЛИШИН ГЕННАДИЙ СЕМЕНОВИЧ Директор ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ". Автор более 70 печатных работ, посвященных созданию и практическому применению информационных программно-аппаратных систем и вычислительных технологий для комплексной оценки состояния промышленных объектов топливно-энергетического комплекса. КОБЯКОВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ Научный сотрудник Центра вычислительных технологий механики ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ". Автор серии печатных работ в области разработки и практического применения вычислительных технологий прочностного анализа промышленных объектов трубопроводного транспорта. ДИКАРЕВ КОНСТАНТИН ИГОРЕВИЧ Младший научный сотрудник Центра вычислительных технологий механики ООО "НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ". Автор серии печатных работ в области разработки и практического применения вычислительных технологий прочностного анализа промышленных объектов трубопроводного транспорта. |