Теория расчета оболочек нефтяных аппаратов

Монография посвящается Автору бионического дизайна, самого совершенного способа конструирования -

БОГУ ТВОРЦУ ТРОИЦЕ

Моей маме Татьяне Викторовне,

работавшей инженером в нефтяном машиностроении

Материал изложен относительно вопросов прочности при конструировании сосудов и аппаратов (нефтяных).

В первой части монографии рассмотрены некоторые аспекты теории тонких оболочек, теории толстых оболочек на основании решения задачи Ламе.

Подробно рассмотрена расчетная модель задачи Ламе и приведен ее критический анализ.

Универсальная теория оболочек приводится в форме логического следствия рассмотрения теории тонких оболочек и задачи Ламе.

Отдельно рассмотрены некоторые аспекты прочностного расчета элементов корпусов сосудов.

Рассмотрено применение элементов бионического дизайна.

Сосуды и аппараты стальные сварные в настоящее время нормами подразделяются на: сосуды до 21МПа и сосуды до 130МПа (сосуды высокого давления).

Сосуды этих двух групп имеют отличающееся конструктивное оформление. В качестве примера это могут быть форма днищ, узлов врезок штуцеров, рулонированное исполнение оболочки сосуда высокого давления.

По сложности нефтяные сосуды до 21МПа и высокого давления приблизительно одинаковые. Конечно, «не думающему» конструктору, специализирующегося на расчете и проектировании сосудов до 21МПа, сосуды высокого давления представляются повышенной сложности.

В соответствии с делением сосудов на 2 группы, для каждой группы применяются своя нормативная методика расчета на прочность.

В теоретическом основании методики расчета оболочек корпусов сосудов до 21МПа находится безмоментная теория тонких оболочек. Методика расчета сосудов высокого давления основана на теории толстых оболочек, построенной на решении задачи Ламе.

Сосуды (и оболочки в теории оболочек) делятся на тонкие и толстые по условному отношению толщины стенки к внутреннему диаметра (или радиусу). Отношение 0,1 означает погрешность расчета 10%. Для расчета в некоторых случаях можно допустить и большую погрешность расчета. В этом случае можно выполнять расчет сосудов высокого давления.

Сосуды до 21МПа относятся к тонкостенным сосудам, сосуды высокого давления относятся к толстостенным. Расчет толщины, соответствующей границе перехода по формулам из теории тонких оболочек и теории толстых оболочек может не совпадать.

Расчет корпуса сосуда высокого давления по теории тонких оболочек возможен до тех пор, пока толщина стенки удовлетворяет погрешности применения этой теории.