ПРО МОДЕЛЮВАННЯ ГРАНИЧНИХ УМОВ У ЗАДАЧІ ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСНИХ ЧАСТОТ ТРУБИ

Анотація

У статті розглянуті питання моделювання граничних умов для обчислення власних частот прямолінійної циліндричної труби на основі скін­чено-елементних моделей. Для цього були використані різні типи моделей, включаючи стрижневі (Pipe), оболонкові (Shell) та твердотільні (Solid). У дослідженні розглянуто різні варіанти реалізації умов шарнірного та жорсткого закріплення: в двох точках, в чотирьох точках, по лінії серединної поверхні труби для моделі Shell, по торцевій поверхні або по частині зовнішньої поверхні труби для моделі Solid. Результати дослідження показали, що модель Pipe забезпечує найкраще наближення до аналітичного рішення. Для моделей Shell та Solid при шарнірному закріпленні найкращим варіантом граничних умов, який дозволяє наблизитись до аналітичних результатів, є закріплення на кожному краю труби у двох точках, через які проходить нейтральна лінія поперечного перерізу труби при згині. При жорсткому закріпленні результати, отримані за моделлю Shell, є найбільш наближеними до аналітичного рішення, якщо закріплення здійснюється за чотирма точками або по лінії серединної поверхні труби. Для моделі Solid найбільш ефективним є закріплення по торцевій або по частині зовнішньої поверхні труби. Аналіз форм власних коливань показав, що при різних умовах закріплення виникають форми коливань, пов'язані з деформацією труби як оболонки. Дана оцінка збіжності отриманих результатів, яка підтвердила адекватність скінчено-елементних моделей. Висновки з проведеного дослідження дозволили визначити ефективні способи завдання граничних умов для моделей Shell та Solid, що також підтверджується попередніми експериментальними дослідженнями авторів. Для отримання більш точних результатів при визначенні власних частот трубопровідних систем рекомендується використовувати експериментальні методи дослідження поряд з чисельними. Отримані результати мають практичне значення для вирішення завдань проектування та оцінки ресурсу трубопровідних систем у різних сферах промисловості.