Перетин циліндричних оболонок - найпоширеніший конструктивний об'єкт в технічних системах, зокрема, з'єднаннях трубопроводів, апаратів біотехнологічних і хімічних виробництв. Важливою задачею при проектуванні таких об'єктів є визначення максимальних напружень і граничного навантаження при різних видах навантаження.

Дана робота присвячена визначенню граничного пластичного навантаження за допомогою скінчено-елементного пружно-пластичного аналізу моделі, яка представляє собою радіальне з'єднання циліндричних оболонок, що перетинаються.

Основним експлуатаційним навантаженням є внутрішній надлишковий тиск, проте при проектуванні таких конструкцій, зазвичай, потрібно враховувати зовнішні механічні навантаження у вигляді сил і моментів.

Для визначення граничного пластичного навантаження використано метод подвійного пружного нахилу [1], фізичний зміст якого полягає у рівності пружної і пластичної складових повної деформації в розглянутому місці (вузлі) конструкції.

З урахуванням симетрії з'єднання відносно поздовжньої площини , скінчено-елементний аналіз проводили для половини конструкції. Скінчено-елементна розбивка тривимірної моделі здійснювалася з використанням чотирикутного 8-ми вузлового елемента [2].

Застосовували нерегулярну сітку елементів зі згущенням її в області перетину оболонок, де спостерігалася концентрація напружень.

До одного торця циліндра були прикладені граничні умови по типу жорсткого закріплення, інший торець циліндра залишався вільним.

Розглядали різні способи зовнішнього навантаження:

навантаження торця циліндра силою, навантаження торця циліндра моментом і комбіноване навантаження.

За результатами розрахунку були побудовані графіки залежності переміщення від навантаження і деформації від навантаження для 4-х пар точок розташованих симетрично на

зовнішній поверхні циліндрів. Проаналізовано одержані результати.

Література

1. Скопинский В.Н. Напряжения в пересекающихся оболочках. М.: АНО “Физматлит”, 2008. 400 с.

2. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир, 1975. – 544 с.