полных циклов нагрузки-разгрузки зависит в первую очередь от марки стали конструкции, амплитуды упругих деформаций и от остаточных пластических деформаций в сечении стенки, которые определяются расчетом.

Рассмотрена методика определения допустимого числа циклов нагрузки-разгрузки при наличии дефекта геометрической формы в монтажном стыке стенки.

- максимальная стрелка западания стенки;

- ширина зоны западания.

монтажного стыка стенки определяем по аппроксимирующему выражению

- гиперболический тангенс.

по одну сторону от оси стыка будет составлять

Таким образом, допустимое число циклов нагрузки-разгрузки полученное по методике, представленной в диссертации, в 3 раза меньше допустимого числа циклов нагрузки-разгрузки, определенного аналитическим методом.

Установлено, что при нагружении резервуара искривление стенки стремится принять правильную цилиндрическую форму. При этом к общим радиальным перемещениям стенки резервуара от гидростатического давления продукта в области ее западания добавляются местные перемещения. Изменение геометрической формы стенки резервуара сопровождается появлением остаточных пластических деформаций в вершине стыка. Таким образом, состояние стенки резервуара в области монтажного стыка с дефектом геометрической формы характеризуется нелинейной зависимостью. Развитие деформаций в этой зоне протекает значительно интенсивнее, чем в стенке без начального искривления.

Результаты проведенного автором численного исследования показали, что развитие пластических деформаций распространяется на расстояние до 4 толщин стенки в каждую сторону от оси стыка и что НДС стенки резервуара в значительной степени формируется в результате ее первого нагружения. Уже на этом этапе работы конструкции развиваются пластические деформации в области монтажного стыка стенки с дефектом геометрической формы.

После 4-5 циклов нагрузки-разгрузки резервуара изменение амплитуды относительных пластических деформаций составляет сотые доли процента, градиент затухания с каждым циклом уменьшается на 0,01%, т.е. материал стенки пластически адаптируется уже на первых циклах нагружения.

при f = 26мм.

Значение локальных деформаций в зависимости от нагрузки и величины

общие упругие пласт.

общие упругие пласт.

max 0,0152 0,0035 0,0117 864 0,0028 0,0020 0,0009 3871

-1,5 0,0133 0,0032 0,010 1040 0,0023 0,0020 0,0005 3874

- 3,0 0,0104 0,0029 0,0075 1392 0,0019 0,0019 - Упругая

-4,5 0,0074 0,0025 0,0049 2061 - - -

-6,0 0,0044 0,0021 0,0023 3353 - - -

полных циклов нагрузки-разгрузки.

Для выявления влияния формы сварного шва на НДС стенки резервуара была решена задача определения локальных деформаций в области горизонтального сварного шва стенки, выполненного по ГОСТ 9467-60, на примере РВС объемом 50003 по типовому проекту №704-1-67.

Установлено, что по линии сплавления сварного шва металл достигает предела текучести. На напряженное состояние стыка существенно влияют размер сварного шва и форма перехода к основному металлу. Результаты свидетельствуют, что прочность стыка определяется локальными зонами концентрации напряжений в области дефектов.

Для определения степени влияния остаточных пластических деформаций в сварном шве на локальные деформации стенки резервуара воспользуемся эпюрами распределения остаточных сварочных напряжений, приведенными в диссертациях П.Г.Почтовика и Ю.С.Тарасевича.

В табл. 3 представлены полученные автором значения локальных деформаций в вершине стыка в зависимости от влияния остаточных сварочных напряжений.

Влияние остаточных сварочных напряжений на локальные деформации

0,00244 0,0121 2170

Из табл. 3 видно, что сжимающие остаточные сварочные напряжения снижают значение пластических деформаций и повышают амплитуду упругих деформаций в сварных швах РВС, а растягивающие остаточные сварочные напряжения повышают значение пластических деформаций и снижают амплитуду упругих деформаций.

В результате расчета установлено, что сжимающие остаточные напряжения, близкие по значению к пределу текучести стали, уменьшают амплитуду пластических деформаций на 4%. При нескольких циклах нагрузки-разгрузки происходит стабилизация пластических деформаций и после четвертого-пятого цикла изменение составляет сотые доли процента. Следовательно, остаточные напряжения не оказывают значительного влияния на адаптацию металла стенки от циклически приложенной нагрузки, т.е. материал пластически адаптируется уже на первых циклах нагрузки-разгрузки.

В пятой главе выполнен тестовый расчет НДС уторного узла РВС с использованием разработанной математической модели, учитывающий нелинейное НДС уторного узла.

В табл. 4 приведены результаты аналитического решения системы канонических уравнений и результаты, полученные с использованием разработанной автором математической модели. Из таблицы видно, что расхождение результатов составило менее 3%. Это свидетельствует об адекватности построенной математической модели уторного узла резервуара.

Определение НДС в зоне уторного узла

Аналитическое 740 920

С помощью математической модели 726 944

Использование этой модели при анализе НДС уторного узла позволяет оперативно оценить прочность конструкции без нахождения многочисленных коэффициентов, независимо от вида основания резервуара - необходимо знать лишь коэффициент постели основания.

В результате выполненного автором расчета получены характеристики распределения интенсивности напряжений, позволяющие качественно оценить влияние формы уторного шва стенки на уровень расчетных напряжений.

Установлено, что максимальная интенсивность напряжений и деформаций в уторном узле резервуаров локализуется в зонах сопряжения внутреннего углового шва с основным металлом. Напряжения в этих зонах превышают расчетное сопротивление стали и достигают предела текучести.

Уровень максимальных напряжений в наружном угловом шве меньше, чем во внутреннем шве.

В локальных зонах сопряжения внутреннего углового шва с основным металлом при каждом полном цикле нагрузки-разгрузки происходят пластическая деформация и накопление малоцикловой усталости. Уторный узел резервуара работает как упруго-пластический шарнир.

Полученные результаты расчета НДС уторного узла указывают на следующее: