Оцінка міцності вертикальних циліндричних резервуарів для зберігання рідини з вм'ятинами у стінці

Autor: Suleimenov, Ulanbator, Zhangabay, Nurlan, Utelbayeva, Akmaral, Azmi Murad, Masrah Azrifan, Dosmakanbetova, Aibarsha, Abshenov, Khassen, Buganova, Svetlana, Moldagaliyev, Arman, Imanaliyev, Kuanysh, Duissenbekov, Bolat
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 1 No. 7(115) (2022): Applied mechanics; 6-20
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 1 № 7(115) (2022): Прикладная механика; 6-20
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 1 № 7(115) (2022): Прикладна механіка; 6-20
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: A multi-level mathematical model was used to estimate the stressed-strained state of a cylindrical reservoir with a defect in the wall shape in the form of a dent; the concentration of stresses in the defect zone was studied. The proper choice of the mathematical model was verified; it has been shown that the engineering assessment of the stressed-strained state of the wall of a cylindrical tank with the variable thickness could employ ratios for a cylindrical shell with a constant wall thickness. The spread of values is 2‒10 %. This indicates the proper choice of the mathematical model, as well as the fact that it is possible, for an engineering assessment of the stressed-strained state of the wall of a cylindrical tank with variable thickness, to use the ratios for a cylindrical shell with a constant wall thickness. The stressed-strained state of the dent zone in the tank wall was numerically estimated, which proved the assumption of significant stress concentrations in the dent zone and indicated the determining effect on the concentration of stresses in the dent zone exerted by its geometric dimensions and its depth in particular. The concentration of stresses in the zone of dents in the tank wall was investigated in the ANSYS programming environment at different sizes of dents on the tank wall, for which two dimensionless parameters were introduced: the dimensionless radius of the dent and the dimensionless depth of the dent. Based on the results of a numerical study into the stressed-strained state of the dent zone in the tank wall, graphic dependences were derived of the stress concentration coefficient on the dimensionless depth of the dent for various values of the dimensionless radius of dents, which does not exceed 2 % of the indicator. Based on fitting the stress concentration curves on the dimensions of the dent and tank, a formula was derived for calculating the stress concentration coefficient as a function of the dimensionless radius ξ and the dimensionless depth ς of the dent. The resulting formula makes it possible, with known dimensionless parameters of the depth and radius of the dent, to determine the coefficients of stress concentration in the dented zone of the tank wall.
На основе использования многоуровневой математической модели оценено напряженно-деформированное состояние цилиндрического резервуара с дефектом формы стенки в виде вмятины и изучена концентрация напряжений в зоне дефекта. Проведена верификация правильности выбранной математической модели, и показано, что для инженерной оценки напряженно-деформируемого состояния стенки цилиндрического резервуара с переменной толщиной можно воспользоваться соотношениями для цилиндрической оболочки с постоянной толщиной стенки. Разброс значений составляет 2–10%. Это указывает на правильность выбранной математической модели, а также на то, что для инженерной оценки напряженно-деформируемого состояния стенки цилиндрического резервуара с переменной толщиной можно воспользоваться соотношениями для цилиндрической оболочки с постоянной толщиной стенки. Проведена численная оценка напряженно-деформированного состояния зоны вмятины в стенке резервуара доказала предположение о значительных концентрациях напряжений в зоне вмятины и указала на определяющее влияние на концентрацию напряжений в зоне вмятины ее геометрических размеров и особенно, ее глубины. Исследована концентрация напряжений в зоне вмятин стенки резервуара в среде ANSYS при различных размерах вмятин на стенке резервуара, где введены два безразмерных параметра: безразмерный радиус вмятины и безразмерная глубина вмятины. По результатам численного исследования напряженно-деформированного состояния зоны вмятины в стенке резервуара получены графические зависимости коэффициента концентрации напряжений от безразмерной глубины вмятины для различных значений безразмерного радиуса вмятин и не превышает 2% показателя. На основе аппроксимации кривых зависимостей концентрации напряжений от размеров вмятины и резервуара получена формула для расчета коэффициента концентраций напряжений в зависимости от безразмерного радиуса ξ и безразмерной глубины ς вмятины. Полученная формула позволяет при известных безразмерных параметрах глубины и радиуса вмятины определить коэффициенты концентрации напряжений в зоне вмятины стенки резервуара
На основі використання багаторівневої математичної моделі оцінено напружено-деформований стан циліндричного резервуару з дефектом форми стінки у вигляді вм'ятини та вивчено концентрацію напружень у зоні дефекту. Проведено верифікацію правильності обраної математичної моделі, і показано, що для інженерної оцінки напружено-деформованого стану стінки циліндричного резервуара зі змінною товщиною можна скористатися співвідношеннями для циліндричної оболонки з постійною товщиною стінки. Розкид значень становить 2–10 %. Це свідчить про правильність обраної математичної моделі, а також про те, що для інженерної оцінки напружено-деформованого стану стінки циліндричного резервуара зі змінною товщиною можна скористатися співвідношеннями для циліндричної оболонки з постійною товщиною стінки. Проведена чисельна оцінка напружено-деформованого стану зони вм'ятини в стінці резервуара довела припущення про значні концентрації напруг у зоні вм'ятини та вказала на визначальний вплив на концентрацію напруг у зоні вм'ятини її геометричних розмірів і особливо, її глибини. Досліджено концентрацію напруг у зоні вм'ятин стінки резервуара в середовищі ANSYS при різних розмірах вм'ятин на стінці резервуара, де введено два безрозмірні параметри: безрозмірний радіус вм'ятини та безрозмірна глибина вм'ятини. За результатами чисельного дослідження напружено-деформованого стану зони вм'ятини в стінці резервуару отримані графічні залежності коефіцієнта концентрації напруг від безрозмірної глибини вм'ятини для різних значень безрозмірного радіусу вм'ятин і не перевищує 2 % показника. На основі апроксимації кривих залежностей концентрації напруг від розмірів вм'ятини та резервуару отримано формулу для розрахунку коефіцієнта концентрацій напруг залежно від безрозмірного радіусу ξ та безрозмірної глибини ς вм'ятини. Отримана формула дозволяє при відомих безрозмірних параметрах глибини та радіусу вм'ятини визначити коефіцієнти концентрації напруги в зоні вм'ятини стінки резервуара.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: