1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 4, 2023

Известия РАН. Механика твердого тела, 2023, № 4, стр. 38-52

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ТРУБОПРОВОДА С ВИБРИРУЮЩИМИ ОПОРАМИ

И. М. Утяшев a, *, М. М. Шакирьянов a, **

a Институт механики им. Р.Р. Мавлютова УФИЦ РАН
Уфа, Россия

* E-mail: utyashevim@mail.ru
** E-mail: shakmar9@mail.ru

Поступила в редакцию 30.03.2022
После доработки 26.07.2022
Принята к публикации 31.07.2022

Аннотация

Исследованы пространственные колебания участка трубопровода с заключенной в нем жидкостью при поступательных вибрационных движениях опор. Колебания обеих опор происходят с равными амплитудами, частотами и фазами. Деформации трубы, связанные с выходом ее оси из плоскости изгиба, предполагаются малыми. Учитываются взаимодействия внутреннего постоянного давления и изменений кривизны осевой линии, продольной и окружной деформаций трубы. Ее изгибно-вращательные колебания описываются системой двух нелинейных дифференциальных уравнений. Применением метода Бубнова–Галеркина эта система сводится к задаче Коши, которая далее решается численно методом Рунге–Кутта. В случае малых изгибных и угловых движений трубы дается сравнение аналитического и численного решений. Дан анализ периодических и непериодических колебаний стальной, титановой и композитной труб, для чего построены, в частности, спектры частот и отображения Пуанкаре.

Ключевые слова: трубопровод, пространственные колебания, внутреннее давление, вибрации опор, линейные и нелинейные колебания

Список литературы

  1. Ильгамов М.А. Колебания упругих оболочек, содержащих жидкость и газ. М.: Наука, 1969. 180 с.

  2. Светлицкий В.А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.

  3. Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Дербуков Е.И. Волновая стабилизация и предупреждение аварий в трубопроводах. М.: Из-во МГТУ, 1996. 258 с.

  4. Ibrahim R.A. Mechanics of pipes conveying fluids // ASME J. Pressure Vessel Technol. 2010. V. 132. P. 1–32. https://doi.org/10.1115/1.4001271

  5. Li S., Karney B. W., Liu G. FSI research in pipeline systems – A review of the literature // J. Fluids Struct. 2015. V. 57. P. 277–297. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2015.06.020

  6. Ilgamov M.A., Tang D.M., Dowell E.H. Flutter and forced response of a cantilevered pipe: The influence of internal pressure and nozzle discharge // J. Fluids Struct. 1994. V. 8. P. 139–156.

  7. Wadham-Gagnon M., Païdoussis M.P., Semler C. Dynamics of cantilevered pipes conveying fluid. Part 1: Nonlinear equations of three-dimensional motion // J. Fluids Struct. 2007. V. 23. P. 545–567. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2006.10.006

  8. Païdoussis M.P., Semler C., Wadham-Gagnon M., Saaid S. Dynamics of cantilevered pipes conveying fluid. Part 2: Dynamics of the system with intermediate spring support // J. Fluids Struct. 2007. V. 23. P. 569–587. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2006.10.009

  9. Modarres-Sadeghi Y., Semler C., Wadham-Gagnon M., Païdoussis M.P. Dynamics of cantilevered pipes conveying fluid. Part 3: Three-dimensional dynamics in the presence of an end-mass // J. Fluids Struct. 2007. V. 23. P. 589–603. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2006.10.007

  10. Tang D.M., Ilgamov M.A., Dowell E.H. Buckling and post-buckling behavior of a pipe subjected to internal pressure // J. Appl. Mech. 1995. V. 62. № 3. P. 595–600.

  11. Ильгамов М.А., Мишин В.Н. Поперечные колебания трубы под действием бегущих волн в жидкости // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 1. С. 181–192.

  12. Zou G.P., Cheraghi N., Taheri F. Fluid-induced vibration of composite gas pipelines // J. Solids Struct. 2005. V. 42. P. 1253–1268. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2004.07.001

  13. Ан Е.В., Рашидов Т.Р. Сейсмодинамика подземных трубопроводов, взаимодействующих с водонасыщенным мелкодисперсным грунтом // Изв. РАН МТТ. 2015. № 3. С. 89–104.

  14. Исраилов М.Ш. Связанные сейсмические колебания трубопровода в бесконечной упругой среде // Изв. РАН МТТ. 2016. № 1. С. 57–66.

  15. Łuczko J., Czerwiński A. Nonlinear three-dimensional dynamics of flexible pipes conveying fluids // J. Fluids Struct. 2017. V. 70. P. 235–260. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2017.02.002

  16. Ганиев Р.Ф., Ильгамов М.А., Хакимов А.Г., Шакирьянов М.М. Пространственные колебания трубопровода в сплошной среде под действием переменного внутреннего давления // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. № 6. С. 3–13.

  17. Ганиев Р.Ф., Ильгамов М.А., Хакимов А.Г., Шакирьянов М.М. Пространственные непериодические колебания трубопровода под действием переменного внутреннего давления // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 2. С. 3–12.

  18. Ильгамов М.А. Динамика трубопровода при действии внутреннего ударного давления // Изв. РАН. МТТ. 2017. № 6. С. 83–96.

  19. Ганиев Р.Ф., Ильгамов М.А., Хакимов А.Г., Шакирьянов М.М. Пространственные колебания трубопровода с упруго-смещающейся опорой при действии внутреннего ударного давления // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 6. С. 3–12. https://doi.org/10.31857/S023571190002555-1

  20. Шакирьянов М.М. Пространственные нелинейные колебания трубопровода при действии внутреннего ударного давления // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 6. С. 76–84. https://doi.org/10.1134/S0572329919060114

  21. Huayuan Ma, Long Y., Zhong M. et al. Study on ground vibration mode of physical explosion of high pressure natural gas pipeline // Acoust. Phys. 2019. V. 65. C. 583–592. https://doi.org/10.1134/S1063771019050142

  22. Limarchenko V.O., Limarchenko O.S., Sapon N.N. Dynamics of a Pipeline with a Liquid on a Rotating Base // Int. Appl. Mech. 2020. V. 56. P. 351–357. https://doi.org/10.1007/s10778-020-01018-6

  23. Lu Z.Q., Zhang K.K., Ding H., Chen L.Q. Nonlinear vibration effects on the fatigue life of fluid-conveying pipes composed of axially functionally graded materials. Nonlinear Dyn. 2020. V. 100. № 2. P. 1091–1104. https://doi.org/10.1007/s11071-020-05577-8

  24. Mao X., Ding H. & Chen L. Bending vibration control of pipes conveying fluids by nonlinear torsional absorbers at the boundary // Sci. China Technol. Sci. 2021. V. 64. P. 1690–1704. https://doi.org/10.1007/s11431-020-1791-2

  25. Ильгамов М.А., Шакирьянов М.М. Положения динамического равновесия изогнутого трубопровода с вибрирующими опорами // Докл. РАН. Физ., тех. науки. 2021. Т. 496. № 1. С. 55–59. https://doi.org/10.31857/S2686740021010053

  26. Акуленко Л.Д., Иванов М.И., Коровина Л.И., Нестеров С.В. Свободные колебания участка трубопровода // Изв. РАН. МТТ. 2011. № 1. С. 172–187.

  27. Акуленко Л.Д., Иванов М.И., Коровина Л.И., Нестеров С.В. Основные свойства собственных колебаний протяженного участка трубопровода // Изв. РАН. МТТ. 2013. № 4. С. 119–134.

  28. Акуленко Л.Д., Гавриков А.А., Нестеров С.В. Собственные колебания трубопровода на упругом основании, транспортирующего жидкость // Изв. РАН. МТТ. 2018. № 1. С. 123–133.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал