doi: 10.52899/24141437_2025_02_197
УДК: 629.12:539.433

Влияние непризматичности трубопровода на параметры его вибрации

Мелконян А. Л., Николаев Д. А., Яремчук С. А.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Мелконян А.Л., Николаев Д.А., Яремчук С.А. Влияние непризматичности трубопровода на параметры его вибрации // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 2. С. 197–206. DOI: 10.52899/24141437_2025_02_197 EDN: ONDEOI

Аннотация

Актуальность. Многообразие видов трубопроводов, применяемых в различных областях техники, диктует необходимость учета возможной переменности их поперечных сечений, а также наличие установки опор, обладающих различной жесткостью. Желание учесть влияние указанных факторов, усложняющих картину вибрации таких трубопроводов, побудило авторов поставить перед собой соответствующую задачу. Цель работы — исследование влияния непризматичности трубопровода на параметры его вибрации. Материалы и методы. Представляемая работа отражает дальнейшее развитие подходов, использованных авторами в предыдущих статьях, посвященных разработке математической модели, алгоритма и программы расчета параметров вибрации призматического трубопровода, обладающего двумя упругими опорами, при движении по нему идеальной жидкости. Суть этих подходов состоит в конструировании для трубопровода конечно-элементной модели из базовых элементов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из подэлементов, индуцирующих в процессе вибрации, соответствующие дополнительные усилия. Учет влияния дополнительных факторов потребовал введения в модель дополнительных подэлементов. Построение соответствующего алгоритма расчета, учитывающего наличие дополнительных элементов, опирается, как и прежде, на применение метода парциальных откликов, что позволяет выполнить принцип соответствия устойчивости рассматриваемого процесса и алгоритма расчета. Для разработанного алгоритма была составлена программа расчета, позволяющая получить параметры вибрации для прямолинейного многоопорного непризматического трубопровода. Результаты. В качестве демонстрации работоспособности программы были выполнены расчеты параметров вибрации для нескольких многоопорных трубопроводов (призматического, а также обладающих средним участком с увеличенным и уменьшенным диаметром поперечного сечения). Выполненные расчеты позволили построить графики зависимости от диаметра выбранного участка трубопровода таких параметров, как первая собственная частота, критическая скорость, амплитуда опорной реакции, амплитуда поперечного смещения в середине наибольшего пролета; расчеты выполнялись для различных скоростей движения жидкости. Заключение. Анализируя полученные графики, удалось оценить влияние указанных факторов на параметры вибрации трубопроводов. Результаты достаточно хорошо согласуются с представлениями о физике рассматриваемого процесса, а также подтверждают работоспособность разработанной программы. Ключевые слова: парциальные отклики и параметры; параметры вибрации; квазиодномерная модель; квазистатическая аналогия. Ключевые слова: парциальные отклики и параметры; параметры вибрации; квазиодномерная модель; квазистатическая аналогия.

Список литературы

1. Александров В.Л., Матлах А.П., Поляков В.И. Борьба с вибрацией на судах. Санкт-Петербург: Морвест, 2005. EDN: QNSOHV
2. Светлицкий В.А., Стасенко И.В. Сборник задач по теории колебаний. М: Высшая школа, 1979.
3. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1972.
4. Давыдов В.В., Маттес Н.В. Динамические расчеты прочности судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974.
5. Чувиковский В.С. Численные методы расчетов в строительной механике корабля. Л.: Судостроение, 1976.
6. Мелконян А.Л., Николаев Д.А. Модификация инерционно-жесткостных характеристик модели как путь решения задач о ее установившихся колебаниях // Морские интеллектуальные технологии. 2020. № 1-3(47). С. 12–19. doi: 10.37220/MIT.2020.47.1.037 EDN: DWZCCE
7. Мелконян А.Л., Чуклин М.В. Алгоритм и программа расчёта параметров вибрации трубопровода с учётом протекания жидкости // Труды Крыловского государственного научного центра. 2020. № S2. С. 260–265. DOI: 10.24937/2542-2324-2020-2-S-I-260-265 EDN: BLPQOL
8. Мелконян А.Л., Николаев Д.А., Чуклин М.В. Расчёт параметров вынужденных установившихся колебаний трубопровода // Морские интеллектуальные технологии. 2021. № 1 (2). С. 51–59. doi: 10.37220/MIT.2021.51.1.025 EDN: WSAQAM
9. Мелконян А.Л., Яремчук С.А. Модель и алгоритм расчёта параметров вибрации трубопровода методом парциальных откликов // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2024. № 1(9). С. 90–100. EDN: NPZEOB
10. Мелконян А.Л., Николаев Д.А., Яремчук С.А. Расчёт параметров вибрации трубопровода без выполнения последовательных приближений // Морские интеллектуальные технологии. 2024. № 3(65). С. 94–101. DOI:10.37220/MIT.2024.65.3.012 EDN: XMYMPW
11. Эффективное решение. Расчет изогнутых балок и рам. Санкт-Петербург, 2007. Дата обращения: 02.02.2024. Режим доступа: http://www.d-nik.de