Купить Р 526-84 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
В Рекомендациях изложена методика определения коэффициента понижения жесткости и коэффициентов интенсификации напряжений криволинейных элементов трубопроводов, плавно сопряженных с прямолинейными участками трубопроводов и находящихся под действием плоского изгиба и внутреннего давления.
1 Общие положения
2 Методика определения гибкости и напряженного состояния криволинейного участка трубопровода
3 Реализация метода на ЭВМ
Приложение 1. Блок-схема алгоритма определения гибкости и напряженного состояния криволинейного участка трубопровода
Приложение 2. Контрольный пример расчета
Литература
Дата введения | 01.08.1984 |
---|---|
Добавлен в базу | 01.09.2013 |
Актуализация | 01.01.2021 |
22.11.1983 | Утвержден | ЮжНИИГипрогаз |
---|---|---|
09.12.1983 | Утвержден | ВНИИСТ |
Разработан | ЮжНИИГипрогаз | |
Разработан | ВНИИСТ |
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов
-ВНИИСТ-ш
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГИБКОСТИ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ
Р 526-84
Москва 1984
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов
-ВНИИСТ*
ш
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГИБКОСТИ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ
Р 526-84
москва 1984
В Рекомендациях изложена методика определения коэффициента понижения жесткости и коэффициентов интенсификации напряжений криволинейных элементов трубо -проводов, плавно сопряженных с прямолинейными участками трубопроводов и находящихся под действием плоо-кого изгиба и внутреннего давления.
Приведен алгоритм программы и контрольный пример расчета.
Программа на машинных носителях хранится в отделе инженерных и сметных расчетов с применением ЭВМ (СИР) института ШНИИгипрогаэа (г.Донецк).
Рекомендации разработаны отделом прочности я надежности конструкция магистральных трубопроводов (шН) ВНИИСТа совместно с СЙР ШШИгипрогаза и предназначены для специалистов проектных организации, за-нимахщихся проектированием я расчетом трубопроводе».
Рекомендации составили: кандидаты техя.ваук В.П.Черний, А.А.Никитин (ШИИСТ), инженеры АТСлСрымо-ва, Л.А.Мещерякова, Л.Н. Олейник, В.С.Шевчук (ПйиИ-гипрогаз).
Замечания и предложения направлять по адресу: 105058, Москва, Окружной проезд, 10, ШИИСТ; г.Донецк, ул.Артема, 1ьЭг, ШНшгжпрогаз.
гут по
© Всесоюзный научно-исследовательский инстя' строительству магистральных трубопроводов
ЮТ), 1984
Министерство строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности
Рекомендации по определение гибкости и напряженного состояния криволинейных участков трубопроводов
Р 526-84 ЕЦервне
I. asm положения
1.1. Настоящие Рекомендации разработаны в развитие главы СНиП П-45-75 "Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования?
1.2. В Рекомендациях приведена методика определения гибкости (коэффициент понижения хеетжооти) и напряженного состояния (коэффициенте! интенсификации напряжении) упруго нагибаемых кринолин «Иных элемеитон трубопроводов с ужатом нлияиия сопряжения их о прямодинеиными участками трубопроводов я внутреннего давления.
1.3. На основано разработанной методики составлены алгоритм и програша определения гибкости и напряженного состояния криволинейных участков трубопроводов, реализованные на машинном языке ФОРТРАН-ЗУ для ЭВ1 ЕС.
2. МЕТОДИКА СШЩДКНИЯ ГИБКОСТИ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КРИВОЛИНЕЙНОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА
Постановка задачи
2.1. Рассматривается криволинейный участок трубопровода (кривая труба) кругового сечения с наружным диаметром Dн ,
толщиной стенки б, , длиной L , радиусом кривизны продольной оси р и центральным углом if . Радиус средней линии сечения кривой трубы Z « (Вн - 87)/2. Кривая труба плавно сопрягается торцами с прямолинейными участками трубопровода (цилиндрическими оболочками) того же наружного диаметра, как указано на рисунке. Толщина стенки прямых труб обозначена через 82 .
Внесены ВНИИСТом
Утверждены ВНИИСТом 9 декабря 1983 г. КшШгипрогазом 22 ноября 1983 г.
Срок введения в действие I августа 1984 г.
о,
Плоскости сопряжений труб (торцевые плоскости) ортогональны осям сопрягаемых труб.
2.2. Рассматриваемый участок трубопровода испытывает действие внутреннего давления Р и изгибающего момента М в плоскости кривизны трубы.
2.3. Деформация кривой трубы рассматривается в безразмерных продольной и угловой координатах (Х-Z/z , Ji и в
натуральной координате £ , отсчитываемой по нормали от
срединной поверхности трубы. Компоненты перемещения произвольной точки срединной поверхности по направлениям координат с/, р , £ обозначаются соответственно через U , У, М/.
Прямая труба имеет координаты Хц т X^/z / ft;
2.4. Задача состоит в разработке методики определения коэффициента понижения жесткости и коэффициентов интенсификации напряжений при изгибе подобных криволинейных участков трубопроводов.
Основные допущения
2.5. Материал труб однородный изотропный и подчиняется закону Гука.
2.6. Радиус средней линии сечения прямолинейной трубы принимается равным радиусу средней линии сечения кривой трубы.
2.7. Геометрические параметры кривой и прямой труб удовлетворяют условиям , , н , , . , _.
/±7*/; (*=№);
1*$*/
Основные принципы решения задачи
2.8. Примыкающие к кривой трубе прямолинейные участки трубопровода ограничивают деформацию контуров торцевых сечений }фИвой трубы и обусловливают поэтому неравномерное по ее длине сплющивание поперечных сечений при изгибе.
2.9. Компоненты перемещений, деформаций и напряжений по всей длине рассматриваемого криволинейного участка трубопровода, за исключением зон сопряжения труб, определяются только основным медленно изменяющимся напряженным состоянием, к кото-
5
рому применимы гипотезы полубезмоыентной теории оболочек В.З. Власова [l]. Решение задачи дум основного напряженного состояния основывается на теории изгиба криволинейных труб с подкрепленными краями В.Л.Ильина [ 2]. При рассмотрении условий сопряжения труб учитывается также резкое местное возмущение напряженного состояния (краевой эффект) в зонах сопряжения оболочек.
2.10. Из условий равновесия элемента срединной поверхности криволинейной трубы получаем систему уравнений равновесия, которая на основании работ [ 2 J записывается в виде :
Jp +^+JNrsi"P + *K*2Qz -О;
~ cos/i + г/<г а/2 - -j— = гР,
(D
1 +п =0
г д/ь ’
где N.,6..... Qп - погонные усилия и моменты, действущие на элемент оболочки;
* %£ *" кривизна деформированной средней линии се-L чения оболочки ( Xz - приредение кривиз
ны в результате деформации элемента оболочки);
Р - внутреннее давление.
2.II. При исключении усилий S, Qz систеш (I) сводится к уравнению, содержащему только и М^
дгМ, / дг ' ”* • - r а2‘
д о(*
* z дрг
sinP - Щ cos/iJ+ Zzp
(2)
= 0.
Nj и представляются в виде:
где Е - модуль упругости;
ft - коэффициент Пуассона;
Е. - продольная деформация срединной поверхности кривой трубы;
л Еош
О 12(l~uz) ~ цилиндрическая жесткость.
2.12. Компоненты деформаций £7 и &i выражается через приращения кривизны оси кривой трубы и перемещения в виде
6 ~Х0 г cos ft + <ZW г cos ft t
(4)
где
М -/“/"/'“Л
ЕЗ ~ постоянное по длине трубы приращение Вивианы ее оси, определяемое на основании балочной теории сопротивления материалов;
X
w
- переменное по длине трубы приращение кривизны ее оси, обусловленное сплющиванием поперечных сечений кривой трубы (эффектом Кармана).
2.13. Радиальные перемещения представляются в форме тригонометрического ряда
W = Xol*„VtfneasnP* (5)
2.14. Используя геометрические соотношения полубезмомент-ной теории оболочек, остальные перемещения и приращение кривизны & £ такхе представляются в виде рядов. Из условия равенства момента внутренних сил относительно оси Z внешнему изгибающему моменту находится зависимость для переменной составляющей приращения кривизны оси трубы
где
fn
X.,
x0z
Р
f.
(6)
2.15. При использовании в уравнении (2) зависимостей (3,4) и предсхавдвиии перемещений в рядах получается бесконечная система диффармциальдых уравнений, записанная ниже для удобства в координатах <**= (ЮЦУ’/Ч, где V - S'/Z
7
d2f\
^ + an.n.2fn>2~*S
Zn >
n-n+* UZ*
где anm - F(n, Л, %, P);
A =- 0,12 (;
■*ЯРШ “ геометрический параметр кривой трубы;
$2.п “ символ Кронекера.
2.16. При сохранении в ряду (5) трех первых членов бесконечная система (7) сводится к системе трех уравнений;
d*fi + d*f,
- + azzfz /azl — fa,J^Ai
d o<*
zu
d%
d*i$
dzfu
а^~сГТт + 1Гы~ч + а^з +вз*~27* 4*z^z * ТГы* * Hz*.. + 0
(8)
cf o(* ' d<A ц 2.17. Решение системы уравнений (8) представляется в виде:
и
Ч Нгф-
(9)
4 J-Z *j V *
%=со}«о (rj«)f czj Kz (г,*); ft “ / «»
где An\-F(ft-,Q-n/n)~ коэффициенты влияния функций перемеще-V Л НИЙ у7- на параметры fn ;
_ '2 ' ' £ - частные решения системы уравнений (8); Ko(fj°t), А^^-оС)- четные функции А.Н.Крылова;
Q q . “ произвольные постоянные.
8
2.18. Корни Pi находятся из характеристического уравнения
А у, А №+9зж0, (п)
в котором коэффициенты f2,3) являются функциями от
2.19. Учитывая доминирующее влияние второй гармоники
^ COS2/3 на любой из компонентов напряженно-деформирован
ного состояния при изгибе !фивой трубы, в выражениях (9) оставляются только члены с индексом J =2. В этом случае для определения параметра перемещения применимо уравнение ;
+ \Pzlfz =1Рг1 ~а^ ’ (12>
где ро - наименьший по абсолютной величине корень уравне-' ния (II);
22
а л,
22 <7 агг aj'
записывается в виде
2.20. Параметр перемещения f2
f2 *// +Сr К0 ^2 ^2 (p2 fZ 9
(13)
ГДе If '’22 * Лев
сГ~{*~Сог; ci=~J*~cz2' fz = a*
2.21. Остальные параметры перемещения выражаются аналогичным образом:
6 ~ Азг j* 2 [~ 4-С/ 2^)^ 1^1^ 2 /
U '4/А (Гг «)<Кг(fr*)Jf* + fl, j
где
Ajz= 7 ' <1 U-V' Т* ~
*гг
г *
(14)
9
2.22. Вид уравнения (12) показывает, что расчетная модель изгибаемой и находящейся под внутренним давлением кривой трубы условно может быть представлена в виде цилиндрической оболочки того же сечения и длины, находящейся под действием нормальной изменяпдейся по закону (£CQS 2J& нагрузки, внутреннего давления Р и нагруженной дополнительным внутренним давлением некоторой интенсивности Л Р, величина которой зависит от геометрического параметра кривой трубы Л • Величина амплитудной нагрузки ^ соответствует частному решению ^ £ в кривой трубе.
2.23. Указанная аналогия позволяет применить неупрощенные зависимости технической моментной теории тонких оболочек для решения задачи сопряжения кривой и прямой труб. Поэтому далее используются зависимости [i] для цилиндрических оболочек, нагруженных нормальной неосесимметричной нагрузкой. Уравнению (12) в координатах оС соответствует разрешающее дифференциальное уравнение 8-го порядка, записываемое через функцию перемещений (рк :
У,г d'v* ;
12U-fi3) d as
я?*"* /а/л чтт- к»
2.24. Все компоненты перемещений, усилий и моментов вы
ражаются через функцию (fiH на основании дифференциальных зависимостей этих компонентов от разрешающей функции Ф , связанной с соотношением 2
2.25. Решение уравнения (15) записывается в четных функциях А.Н.Крылова в виде
t =/> *£, К0 (tf)+Сгнга}фс3 к0 (ау+с^и^ь, (16>
где С: - произвольные постоянные;
множители "малых* и "больших” корней характеристического уравнения, соответствующего уравнению (15),
ж11*
Множитель t, связан с Д отношением
\frnv.
1 h
ic
2.26. Компоненты перемещений, усилий н моментов выражаются на основании выражения (16) в функциях А.Н.Крылова. Эти
выражения содержат четыре неизвестных произвольных постоянных^
2.27. Записывается также дифференциальное уравнение 8-го порядка для примыкающих к кривой трубе цилиндрических оболочек через функцию перемещений </>ч :
12(h/J3) ~Щ + cfll * ШФг- ‘°> (17)
где
2.28. Решение уравнения (17) ищется в затухающих функци*
ip^Cse costz<*u, + С6е sintz<xn-t-+ с7е~иг*4 cosuz«4 + cse'u***миг«ц,
где DAi=5,6>7,8) - произвольные постоянные;
1*2 ,^1 - множители соответственно "малого" и
"большого" корней характеристического уравнения, соответствующего дифференциальному уравнению (17).
2.29. Все компоненты перемещений, усилий и моментов в цилиндрической оболочке записываются на основании выражения (18) через затухающие функции и неизвестные С-.
2.30. Произвольные постоянные =78) оп
ределяются из условий сопряжения торцов криво- и прямолинейных труб для координат о( = £ и оСц= О:
и(е)=ц<(о); v(e)~ vH(o)i w(e)* wao); d,(e)=tjo) ■, n^J-n^o),
SM-SqtOh
Qtie)*Q,n(o).
(19)
II
2.31. Используя выражения (16) и (18), условия (19) приводятся к системе восьми алгебраических уравнений с восемью неизвестными С: :
I6jjl iCjll-II^H. j-1,2r..,8).
2.32. Далее снова используются дифференциальные зависимости 4-го порядка, характеризующие основное напряженное состояние кривой трубы. Неизвестные С* и С% определяются из условия:
*0 ъЧг («)={ [l W0(<x)/+2lV0(ci) \], (20)
где \(/пЫ)ъ Vn(o() - амплитудные величины соответственно нор-мального и касательного перемещений в сечении.
2,33. Из условия (20) следует:
С* =(1-0,125 t*)cr - 0,52751* Сг ;
С*2~ 2t150t] С] + (1-0,125t*)Ct.
п* п*
2.34. Найденные значения неизвестных 6, и позволяют определять все необходимые параметры, характеризующие изгиб 1фивой трубы: перемещения, деформации, напряжения, коэффициент понижения жесткости.
2.35. Перемещения точек срединной поверхности кривой трубы находятся на основании соотношений (13), (14). Для продольных деформаций используется формула, следующая из зависимости (4):
*2рЁ а £ (*)[(o+7)cos(n-i)p 5(n-l)cos(n4)/i]-W) r _ у I d%M n*2 d d 2
cos/i
12
2.36. Коэффициент интенсификации продольных напряжений равен наибольшему значению параметра продольных деформаций в центральном сечении кривой трубы:
тн= maxfle*/J (при с( =0,
Если по расчету получается ГПН < I, следует принимать п- *•
2.37. Коэффициент понижения жесткости К* кривой трубы, плавно сопряженной с прямыми трубами, определяется цо формуле
к, -о-IV, (ult’r'
<2г)
где А/ - нечетные функции А.Н.Крылова;
- параметр длины кривой трубы.
2.38. Алгоритмом расчета предусмотрено, что в случае, во
ли параметр длины кривой трубы удовлетворяет условию t*>/ j » труба считается длинной, неизвестные С*=С* = 0 и все ио-
коше характеристики гибкости и напряженного состояния трубы определяются по теории Т.Кармана [3 ] в третьем приближении, т.е. учитывая 2-ю, 4-ю и 6-ю гармоники разложения в ряд.
2.39. Формула для определения коэффициента интенсифика
ции кольцевых напряжений ГЛ^ц в алгоритме расчета не приводится, хотя при необходимости его можно определить как максимум параметра кольцевых деформаций, имеющих место в точках с координатами: с(~0 ; - ± 4; £ = - /£ :
т„ -U.Z (-0 "k (n‘-0f„(°y <»>
£ 1 П~2& 6....
Область применения методики
2.40. Изложенная в настоящих Рекомендациях методика определения гибкости и напряженного состояния криволинейных участков трубопроводов предназначена для расчета кривых труб.плав-
13
но сопряженных с прямолинейными участками трубопроводов при помощи сварки.
2.41. Методика пригодна для кривых труб, геометрический параметр которых удовлетворяет условию
(24)
3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА НА Ш Описание программы
3.1. Блок-схема алгоритма определения гибкости и напряженного состояния криволинейных участков трубопроводов приведена в приложении I.
3.2. Алгоритм реализован в виде процедуры HPONIN на алгоритмическом языке FORTRAN-[V для ЕС ЭЕМ, ОС. версия 6.Х.
3.3. Исходные данные и результаты расчета помещены в неименованный блок COMMON-
3.4. Корни /3 кубического уравнения (II) определяются с использованием стандартной подпрограммы SPOLRT , реализующей итерационный метод Ньютояа-Рафсона.
3.5. Для решения системы линейных алгебраических уравнений (19) применяется стандартная подпрогракма OSIMS » основанная на методе исключения с выбором главного элемента.
3.6. Описание стандартных подпрограмм О POL R Т и DSIMIR приведено в [4].
Исходные данные
3.7. Исходные данные для расчета заносятся в специально разработанный бланк (см.контрольный пример расчета - приложение 2).
3.8. В первую строку бланка записывается число рассчитываемых вариантов.
3.9. Во вторую и последующие строки заносятся данные по каждому варианту:
14
Лн - наружный диаметр трубопровода, мм;
$1 - толщина стенки кривой трубы, ш;
- толщина стенки прямой трубы, мм;
J> - радиус кривизны оси кривой трубы, ж;
<? - центральный угол кривой трубы, град., мин; // - коэффициент Пуассона;
Е - модуль Юнга, МПа;
Р - внутреннее давление, МПа.
ЗЛО. Форматы вводимых данных приведены на бланке.
Выходная информация
3.IX. Ддя контроля заданных исходных данных и правильности их перфорации распечатывается вся исходная информация по заданному варианту.
3.12. Далее следуют результаты вычислений: коэффициент понижения жесткости; коэффициент интенсификации продольных напряжений; геометрический параметр кривой трубы; параметр внутреннего давления; параметр радиального перемещения; малый и большой корни t7 и Uj (блоки 18, 19 блок-схемы); параметр длины кривой трубы; параметр разностенностн; приведенные неизвестные Cj и С\ (блоки 45, 46 блок-схем*); перемещения в центральном и крайнем сечениях; малый корень для прямой трубы Ь2 (блок 18 блок-схемы); параметр продольных деформаций в точках о координатами [5 => 0°, ft « 90°, /3 = 180°.
15
ПРИЛОЖЕНИЯ
цривохомлв I
блок -Саш АЛГОРИТМ! ОИРМКАбйИб ГИЫЮОТИ И НАИРЯКШОГО СОСЮШШЙ КРИИОШШОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА
(проц»адра КРОУ1Л’ )
/
Б мм описания пере пенны*' пасси&Б и общих областей
Ls>p*j>
Ь-l fi-f,
м
!Г>
а-л'у
TW_
■&
Qu:o.ntpm4+fm)* o3i - Ш*& Щ**в.
Вы :M+jMP’*f.3Srl
0-| 8 1 OtfO-rti
Jl
л 9,*a»*Ot»*a**'
s -cfaajt-ty0#
to
Bw<b-ai*an'
■aaaJfat}-B*<hatt*
>aftqtfOn*anan0*L.
it
9г*0и°иа** - a}}u»0i*
\$/*/згу&шы'Шем/
/г b*o„-/jt7#*sf,
\Sj‘at!-a&X*Sz
M Решение уравнено* &*9,Аг*8гМуО
\#\P’rninjlpil'WJfiili
\ti\HM. z3t 7/плк’р L <Ь в