На главную Обратная связь Карта сайта На русском English
 
 


Публикации прошлых лет
"Потенциал" № 3-4. 1998г.

И.Д.Красулин "Метод расчета экономивший металл"

Исторически «официальное» введение метода расчета по предельным состояниям было осуществлено, паи было тогда принято, Постановлением СМ СССР от 13 декабря 1968 года. Для расчета трубопроводов этот метод был принят за основу в 1968-м в год создания ВНИИСТа.
Фактически применение метода в практике расчетов конструкций на прочность началось значительно раньше, нежели его приняли официально. Первые упоминания, посвященные методу, относят к берлинской статье М.Майера в 1926г. и работе Н.Ф.Хоциалова, опубликованной в № 10 журнала "Строительная промышленность" за 1929год. В.В.Кураев на основе 35-летних наблюдений - в период 1895-1930гг. - построил кривые распределения для нагрузок от снега и ветра и подобрал соответствующие зависимости для них. Им же была получена кривая Гаусса для распределения отношений фактических напряжений от нагрузок к условному расчетному напряжению. Материалы В.В.Кураева были опубликованы в 1941г. в его книге "Строительные стали".

В 1945г. в связи с разработкой новых норм расчета и проектирования была создана комиссия под председательством В.М.Келдыша. По предложению И.И.Гольденблата, И.Г.Костюковского и А.Н.Попова была принята условная система расчетных коэффициентов, согласно которой коэффициент запаса расчленялся на три группы коэффициентов: однородности материала, перегрузки и условий работы конструкций.

Предельным было названо состояние конструкции, когда становится невозможной или нерациональной ее дальнейшая эксплуатация. При всей признанной поныне прогрессивности метода его недостатком считается определение коэффициентов однородности и перегрузки для каждого расчетного фактора независимо от изменчивости других факторов. Были, однако, попытки избавить метод от этих недостатков.

С начала XIX в. существовал метод расчета по "допускаемым напряжениям". Основанный на постоянном коэффициенте запаса, метод допускаемых напряжений не удовлетворял требованию равнопрочности. Первым этапом отказа от этого метода был метод расчета по разрушающим нагрузкам бетонных, железобетонных и каменных конструкций.

Отличие метода предельных состояний от методов допускаемых напряжений и разрушающих нагрузок, помимо его большей универсальности, заключается и в том, что вводились несколько предельных состояний, лимитирующих работу конструкций, и, как уже отмечалось, новая система расчетных коэффициентов. При этом приняты предельные состояния по потере несущей способности, по деформациям, по образованию трещин.

Наступление предельных состояний зависит от внешней нагрузки, стабильности механических свойств материала сооружения, условий работы сооружения. В соответствии с методом предельных состояний нормирование нагрузок и воздействий осуществляется путем задания нормативных нагрузок для расчета и введения коэффициентов перегрузок, характеризующих изменчивость этих нагрузок и воздействий.

Нормирование механических свойств материалов выполняется путем принятия значений механических характеристик, используемых в прочностных расчетах, и коэффициентов надежности по материалу, характеризующих изменчивость механических свойств.

Нормирование условий работы сооружений, материалов конструкции - производится введением коэффициентов условий работы, которыми учитываются и конструктивные отклонения при изготовлении, и характер напряженного состояния. Максимально возможное усилие в элементе не должно быть больше его несущей способности. При пропорциональности между усилиями и напряжениями и постоянстве коэффициентов перегрузки результаты расчета по допускаемым напряжениям, разрушающим нагрузкам и предельным состояниям совпадают, стало быть, метод предельных состояний не противоречит другим методам только при определенных условиях и, в отличие от других, дает принципиальную возможность расчета при отсутствии указанных условий.

Несмотря на явно прогрессивный характер этого метода, расчет по нему условен, так как при вычислении напряжений используется состояние в упругой области. Простая подстановка временного сопротивления в условие прочности, записанное для этой области, переводит в расчет по временному сопротивлению весьма условно. Однако это не значит, что нужно перейти на расчет по пределу текучести.

Дело в том, что условие прочности и по текучести также записывается не для действительного предельного состояния по текучести. По-видимому, будет правильнее для наиболее распространенных и приводящих к предельному напряженных состояний у трубопроводов по всей их протяженности записать условия прочности по текучести и по прочности.

Другое дело, расчет по пределу прочности нельзя записать для условия разрушения пластичных материалов, допустим, трубных сталей.

Вопрос о комбинации напряжений, при которой наступает разрушение, очень сложен. Существует несколько комбинаций напряжений, при которых трубопровод разрушится. Существуют принципиально различные подходы для записи условий разрушения - континуальный, основанный на рассмотрении поверхностей разрушения, и дискретный. Первый основан на гипотезе Кулона-Мора для хрупкого разрушения и применим в случае упрутопластического состояния перед разрушением. Второй рассматривает развитие трещин и величину концентрации напряжений в устье трещин.

Для практической реализации при плоском напряженном состоянии, присущем трубопроводам, задача, по-видимому, состоит в том, чтобы записать условие разрушения для наиболее представительного участка или наиболее опасной точки по характеру напряженного состояния. При выборе таких участков не будем рассматривать участки с сильно неоднородными напряженными состояниями, скажем, соединительные детали. Такое ограничение принято потому, что все теории прочности справедливы для однородных напряженных состояний.

Рассмотрим состояние трубопроводов по категориям надежности. По кривым распределения внутреннего давления и характеристик прочности стали коэффициент запаса можно определить как отношение:

K = m ( a ) / m ( p )

где m( a ) - математическое ожидание несущей способности; m ( p ) - математическое ожидание внутреннего давления.

Благодаря использованию метода предельных состояний для расчета трубопроводов и достигаемой при этом высокой дифференциации толщин труб на различных участках трассы, достигнута экономия дефицитной трубной стали не менее 30%.
новости
08.04.2021

Опубликован приказ Росстандарта об утверждении национального стандарта «Трубопроводы промысловые из стеклопластиковых труб. Правила проектирования и эксплуатации», разработанного АО ВНИИСТ.

31.03.2021 Росстандарт опубликовал приказ об утверждении национального стандарта «Трубопроводы промысловые из стеклопластиковых труб. Правила проектирования и эксплуатации»
19.03.2021

Технический Форум «Обустройство нефтегазовых месторождений 2021» пройдет в Москве в феврале

2-3 июня 2021 года в отеле Холидей Инн Лесная в Москве соберутся представители ведущих компаний, чтобы обсудить современные принципы и технологии обустройства наземных и морских месторождений нефти и газа для их эффективной разработки.
16.03.2021

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О МОШЕННИЧЕСТВЕ

Уважаемые коллеги, обращаем Ваше внимание на то, что в последнее время участились случаи неправомерного и несанкционированного использования бренда ВНИИСТ в мошеннических целях.
04.03.2021

Международный форум «Нефть и газ»

Дата проведения мероприятия: 26-30 апреля 2021 года Срок окончания подачи заявок: 28 февраля 2021 года
© 2004 — АО ВНИИСТ
Все права защищены.
всего  с  07.02.2006 : 590718
сегодня, 19.04.2021 : 261
сейчас : 1
105187, Москва, Окружной проезд, 19
Телефон: +7 (495) 135 82 01
Факс:       +7 (495) 981-43-81 /доб. 2277
E-mail: info@vniist.ru

@ Обратная связь
Youtube Linkedin Facebook Instagram