Вычисление скоростей распространения волн в сегментных трубопроводах с демпфирующими стыками

DOI: 10.37153/2618-9283-2020-2-3-17

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: трубопровод, демпфирующие стыки, продольные волны, неоднородные структуры, усредненная стержневая скорость
Аннотация:
Представлены инженерные способы нахождения средних (усреднённых) скоростей распространения продольных волн в трубопроводах с демпфирующими стыками. Путем строгого анализа колебаний одномерной периодически неоднородной структуры показано, что результаты инженерных подходов для стержневой скорости являются первым или длинноволновым асимптотическим приближением, справедливым, когда период внешнего воздействия (длина сейсмической волны) значительно превышает размер ячейки периодичности трубопровода (длину трубы со стыком). Тем самым устанавливается, что при выполнении указанного условия сложная задача динамики трубопровода со стыками сводится к существенно более простой задаче о колебаниях однородного трубопровода, скорость распространения волн в котором равна найденному среднему значению.
Приведённые численные примеры демонстрируют значительное (иногда на порядок) гашение стержневой скорости при наличии демпфирующих стыков.
Используемая литература:
1. Ильюшин А.А., Рашидов Т. О действии сейсмической волны на
подземный трубопровод // Изв. Акад. наук УзССР. Сер. техн. наук.
1971. № 1. С. 37 – 42.
2. Melissianos V. Buried steel pipelines with flexible joints under faulting.
Doctoral thesis. Athens: National Technical Univ. of Athens. 2016. 200 p.
3. O'Rourke M.J., Liu X. Response of buried pipelines subject to earthquake
effects. Buffalo: Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering
Research (MCEER). 1999. 238 p.
4. Ильюшина Е. А. Вариант моментной теории упругости для одномерной
сплошной среды неоднородной периодической структуры // Прикл.
матем. и механ. 1972. 36. № 6. С. 1089 – 1093.
5. Israilov M.Sh. Longitudinal seismic vibrations of a segmented pipeline
considering as the periodically inhomogeneous rod // Proceedings of the 5-th
Int. Conf. on Comp. Methods in Structural Dynamics and Earthquake
Engineering (COMPDYN 2015). Eds.: M. Papadrakakis, V. Papadopoulos,
V. Plevris. Crete, Greece, 2015. Vol. II, pp. 4663 - 4671.
6. Исраилов М.Ш. Новый подход в задачах о сейсмических колебаниях
периодически неоднородных подземных трубопроводов // Вестн. Моск.
ун-та. Сер. 1. Математ. Механ. 2016. № 1. С. 68 - 71. (Engl. trans.: M.Sh.
Israilov. A new approach to solve the problems of seismic vibrations for
periodically nonunoform buried pipelines // Moscow Univ. Mechanics
Bulletin, 2016, Vol. 71, No 1, pp. 23 - 26).
7. Исраилов М.Ш. Динамическая теория упругости и дифракция волн.
Изд-во Моск. ун-та. 1992. 206 с.
8. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: «Мир». 1982. 334
с. (Christensen R.M. Mechanics of composite materials. N.-Y.: John Wiley
& Sons, 1979).
9. Рашидов T. Динамическая теория сейсмостойкости сложных систем
подземных сооружений. Ташкент: Изд-во «ФАН», УзССР. 1973. 180 с.
10. Кольский Г. Волны напряжения в твердых телах. М.: Изд-во иностр.
лит. 1955. 192 с. (Kolsky H. Stress waves in solids. Oxford Univ. Press.
1953).