Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Климов Павел Викторович

Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан
<
Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Климов Павел Викторович. Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан : диссертация... кандидата технических наук : 05.26.03, 25.00.19 Уфа, 2007 119 с. РГБ ОД, 61:07-5/3407

Содержание к диссертации

Введение

1. Аналитический обзор проблемы ККМР 9

1.1. Общие сведения о КРН 9

1.2 Характеристика трубных сталей и их подверженность КРН 10

1.3. Вил изоляционного покрытия и качество его нанесения 11

1.5. Коррозионная активность грунтов 12

1.6. Микробиологическое состояние грунтов 13

1.7 Влияние эксплуатационных факторов на коррозионное состояние газопроводов 14

1.7.1 Давление продукта (газа) 14

1.7.2 Температура продукта (газа) 15

1.7.3. Методы диагностики коррозии и КРН на газопроводах 15

1.7.4. Существующие методы предотвращения КРН 18

1.8. Анализ нормативных документов на предмет их применимости к газопроводам РК 19

1.9. Прогнозирование разрушений магистральных газопроводов, вызванных ККМР 24

1.10. Условия пролегания газопроводов РК 26

Выводы по главе 1 28

2. Особенности проявления ККМР РК 29

2.1. Анализ отказов магистральных газопроводов РК 29

2.2. Коррозионные и коррозионно-механические разрушения магистральных газопроводов РК 35

2.3. Определение скорости развития КРН магистральных газопроводов РК 41 Выводы по главе 2 41

Глава 3 Исследования электрохимических и физико-механических свойств и микроструктуры металла труб 42

3.1. Определение механических характеристик трубных сталей 42

3.2. Макро- и микроструктурные исследования трубных сталей 44

3.3. Электрохимические исследования 48

3.4. Моделирование проявлений коррозионных поражений МГ РК 49

Выводы по главе 3 51

4. Компьютерное моделирование коррозионных и коррозионно-механических разрушения магистральных газопроводов Республики Казахстан 53

4.1. Основы метода конечных элементов 53

4. 2. Уравнения равновесия 54

4.3. Матрица жесткости 56

4.4. Основные задачи и уравнения расчета конструкций 57

4.5. Описание конечных элементов комплекса ANSYS 58

4.5.1. Описание конечных элементов комплекса ANSYS 61

4.5.2. Технология формирования элемента 61

4.5.4. Расчетные данные элемента 63

4.6. Результаты компьютерного моделирования 63

Выводы по главе 4 92

5. Разработка рекомендаций по предотвращению коррозионных и стресс-коррозионных разрушений магистральных газопроводов РФ 93

Заключение 103

Литература

Введение к работе

Трубопроводные системы транспорта природного газа по условиям их эксплуатации отнесены к категории опасных промышленных объектов. Их безопасное функционирование может быть обеспечено, в первую очередь, изучением причин разрушения трубопроводов, лабораторным исследованием природы взаимодействия металла трубы и приэлектродных электролитов как присутствующих в грунтах, так и модифицированных, образующихся при работе системы катодной защиты, а также разработкой на этой основе мероприятий по замедлению процесса коррозионного и коррозионно-механического разрушения (ККМР) линейной части магистральных газопроводов (МГ).

Опыт эксплуатации таких трубопроводов показывает, что наиболее опасными видами разрушения являются общая, язвенная коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением (КРН). Причем эти виды ККМР развиваются даже при наличии нормально функционирующей системы катодной защиты. Поэтому используемая в настоящее время защита от ККМР стандартными методами на ряде участков МГ «Средняя Азия - Центр» (САЦ) не в состоянии предотвратить аварии и инциденты, связанные с разрушением труб. Вопросы, касающиеся защиты МГ от проявлений ККМР, вызванного взаимодействием металла трубы и грунтового электролита, являются актуальными в настоящее время во многих регионах Республики Казахстан (РК), РФ и стран ближнего Зарубежья.

Газотранспортная система САЦ, обеспечивающая газом ближнее и дальнее зарубежье, пролегает от Туркменистана через Узбекистан, Казахстан, Россию и Украину. Так, в 2003 году коррозионное растрескивание под напряжением было зафиксировано на Украине. Однако после распада СССР отсутствовали литературные данные о проявлении КРН в РК. Поэтому проблема подверженности МГ ККМР включая КРН на газопроводах на территории РК является актуальной.

В диссертации на основании анализа результатов исследований, проведен ных в РК, РФ, за рубежом, и работ автора в области защиты магистральных газопроводов от КРН исследованы условия возникновения и развития КРН в трассовых условиях РК, природа взаимодействия металла и коррозионной среды, влияние катодной поляризации на остаточный ресурс трубопроводов.

Кроме того, на ряде участков МГ наблюдаются язвы необычной формы (эллипс с плоским дном). В литературе отсутствуют данные о расчете напряженно-деформированного состояния (НДС) металла для таких дефектов, необходимые, в частности, для определения давления переиспытания участка. Поэтому в работе проведено компьютерное моделирование поведения труб, имеющих такие дефекты.

Несмотря на большой объем публикаций по указанной проблеме, некоторые вопросы все же остаются неизученными. Среди них можно выделить следующие:

• изучение особенностей проявления ККМР на трубопроводах Казахстана;

• более глубокое изучение механизма взаимодействия металла труб и коррозионной среды в условиях КРН;

• оценка остаточного ресурса трубопроводов, подвергающихся воздействию КРН и язвенной коррозии;

• разработка действенных методов борьбы с КРН и язвенной коррозией.

В связи с вышеизложенным целью работы является совершенствование методов и средств повышения безопасной эксплуатации магистральных газопроводов РК, подверженных КРН и язвенной коррозии.

Реализация поставленной цели в диссертационной работе осуществляется путем постановки и решения следующих основных задач:

Изучение особенностей проявления ККМР на трубопроводах в РК.

Изучение механизма разрушения магистральных трубопроводов в условиях РК.

Оценка опасности эксплуатации МГ с коррозионными язвами и трещинами

Научная новизна:

• изучение металла разрушившихся труб показало, что на ряде участков МГ САД, проложенных в сложных грунтовых условиях, коррозионное растрескивание сопровождается интенсивной коррозией. Такое явление не характерно для проявления КРН на МГ России и является специфической особенностью разрушений газопроводов Казахстана;

• лабораторные исследования показали, что коррозия развивается по механизму аномального растворения;

• проведенный комплекс исследований образцов металла отказавших газопроводов (механические испытания, металлография, электрохимические исследования и др.) показал, что механизм КРН МГ в РК аналогичен наблюдаемому в РФ;

• обнаружено, что коррозионные язвы на Макатском и Индеровском участках МГ САЦ имеют специфическую геометрию. Для таких язв рассчитано НДС металла вблизи концентраторов напряжения в виде язв глубиной 1,5 - 9 мм. При этом показано, что безопасная эксплуатация труб с такими дефектами возможна только при их глубине, не превышающей 1,8 мм.

Практическая значимость и реализация результатов работы

Разработанные рекомендации по предотвращению и диагностике ККМР внедрены в практику эксплуатации АО «Интергаз Центральная Азия» в виде нормативно - технических мероприятий РК (УМГ «Актюбе» и «Уральск»).

Апробация работы

Результаты работы докладывались на следующих конференциях: научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2004 г.); Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт» (г. Уфа, 2005 г., 2006 г.); Международной практической конференции «Эффективные решения по реконструкции действую щих магистральных газопроводов» (г. Алматы, 2005 г.); VII специализированной выставке-конференции «ПРОМЭКСПО -2006» (г. Уфа, 2006 г.); X Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (г. Уфа, 2006 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в числе которых 1 статья в журнале по списку ВАК РФ.

На защиту выносятся теоретические обобщения известных и полученных автором результатов исследований в области защиты трубопроводов от ККМР.

Автор выражает искреннюю благодарность профессору И.Г. Абдуллину за научное консультирование.

Характеристика трубных сталей и их подверженность КРН

Газопроводы, в РК строились в 1960 - 1980-х годах преимущественно из сталей 3-х поколений по способу упрочнения (нормализация, контролируемая прокатка).

Согласно публикациям /3/, в настоящее время установлены два основных типа КРН: классический механизм КРН при высоком рН и механизм КРН при низком рН (высокое рН - внешняя поверхность труб магистральных трубопроводов, низзкое рН - системы сбора сырого сероводородсодержащего (даже в присутствие углегислого газа) природного газа или нефти). При магистральном транспорте нефти и газа КРН при низком содержании рН не реализуется. По мнению большинства зарубежных /85, 101, 103, 107/) и отечественных /3, 38, 47, 58/ авторов, КРН при высоком рН реализуется путём активного анодного растворения, КРН при низком рН является разновидностью инициируемого водородом растрескивания и встречается только в системах сбора природного газа.

Статистика свидетельствует о существовании корреляции между динамикой изменения прочности трубных сталей и временем до растрескивания магистральных газопроводов, - чем прочнее сталь, тем меньше инкубационный период /65/. Известно, что с увеличением прочности материалов резко возрастает опасность коррозионного растрескивания в связи с повышением чувствительности материалов к концентрации напряжений, технологическим факторам и воздействию активных сред. Согласно /44/ наиболее подвержены КРН трубы производства Франции, имеющие большое количество неметаллических включений.

В результате проведенных исследований установлено /27/, что стресс-коррозии подвержены все без исключения качества групп прочности трубных сталей, поэтому только улучшение качества сталей не может привести к решению проблемы стресс-коррозии. Следует отметить, что среди факторов, определяющих возможность возникновения КРН, коррозионная среда имеет главенствующее значение. Традиционно защиту от среды обеспечивают правильным выбором изоляционного покрытия в сочетании с эффективной катодной защитой/50, 52, 72, 80, 98, ПО/.

К преимуществам рулонного полиэтиленового покрытия (ПЭ) традиционно относится высокая технологичность нанесения. Изоляция наносится в трассовых условиях холодным способом, нет особенно жестких требований к подготовке поверхности трубы. Однако со временем проявились недостатки этого вида изоляционного покрытия, в особенности применительно к трубопроводам больших диаметров /6, 44, 71/.

За рубежом от пленочного изоляционного покрытия отказались к середине 70-х годов /94/. В однослойном полиэтиленовом (ПЭ) покрытии дефекты КРН наблюдаются в 5 раз чаще, чем в покрытии каменноугольного типа, а в усиленном двойном ПЭ покрытии эти дефекты наблюдаются в девять раз чаще, то есть с точки зрения подверженности КРН, усиленное пленочное покрытие приводит почти к двукратному количественному увеличению очагов КРН.

Предпосылки разрушения полимерного покрытия закладываются на стадии сооружения газопровода /5, 12, 15/. В-частности, они связаны с разгерметизацией шва между смежными витками при геликоидальном нанесении изоляционной ленты /5, 71/. Морщины и гофры в покрытии, приводящие к отслоению ленты в нахлесте, возникают в результате воздействия на покрытие вертикального давления грунта, поперечных и продольных перемещений трубопровода на искривлённых участках при сооружении и эксплуатации. Если полимерные ленты в нахлесте не склеены между собой, то под ними трубопровод как бы не защищен от коррозии /15/.

Большинство исследователей /4, 71/ в качестве решения проблемы указывает на необходимость использования «базовой» изоляции. С 1999 г. вступил в действие ГОСТ Р 51164-98, запрещающий применение для трубопроводов диаметром 1420 мм полимерных лент с трассовым нанесением.

В РК в конце 80-ых годов часть трубопроводов была отремонтирована с заменой на трубы с базовой изоляцией, что способствовало их защите от стресс-коррозионных разрушений.

Анализ отказов магистральных газопроводов РК

В диссертации были проанализированы сведения об отказах линейной части МГ ЗАО «ИЦА». Они приведены в табл. 2.1. Распределение количества аварий по различным ЛПУ приведено на рис. 2.1 - 2.2.Как следует из приведенных причин отказов (свищ, коррозия, дефекты сварных швов, механические повреждения, дефекты резьбовых соединений). То есть, на первый взгляд, причин для беспокойства по поводу проявления КРН на МГ РК нет. Однако анализ литературных источников, приведенный в первой главе, вносит сомнение в данное заключение. Так в документации по авариям указан только тип развития отказа (свищ или магистральная трещина), а не причины возникновения свища в очаговой зоне. Это в первую очередь относится к КС «Бейнеу», «Опорная», «Кульсары» и МГ БУ.

Более подробный анализ актов технического расследования отказов показал следующее. Свищ на 1053,8 км МГ САЦ-4. Выявлена трещина в нижней части трубы длиной 360 мм, что в соответствии Российскими нормативами является достаточным для возникновения разрушения, вызванное КРН. Лупинг САІД-2 697,8. Сквозное поражение трубы. Лупинг САЦ-2 473,4. Коррозия не обнаружена, что является одним из признаков КРН. На примыкающих участках дефекты СМР. Лупинг САЦ-2 718. Утонение толщины стенки трубы до 2 мм. Лупинг САЦ-2 390. Утонение толщины стенки трубы до 2 мм. САЦ 2. 974,8. Утонение толщины стенки трубы до 1,5 мм.

Таким образом, на основании представленных документов основной причиной разрушения линейной части МГ является язвенная коррозия. КРН отсут ствует как явление, что является странным и настораживает, в связи с тем, что данный регион был подвержен интенсивному КРН в 80-е годы. Анализ показывает, что наиболее подверженными КРН участками в те годы были: Кульсаринский - наибольшее количество аварий, особенно в пойме р. Эм-ба; Бейнеу; Опорный. Отдельно следует отметить КС «Макат» с высоко коррозионной почвой.

В частности, по результатам обследования разрушения на КС «Макат» 80-е были обнаружены и коррозионные язвы и КРН одинаковой глубины. Разрушение произошло по коррозионным трещинам, а не язвам в связи с тем, что коэффициент интенсивности напряжения последних значительно ниже чем у трещин и они также имели меньшую протяженность. Однако наличие, в первую очередь, интенсивной коррозии позволяет исключить Макатский участок МГ из наиболее подверженных КРН.

КС «Индер» заслуживает дальнейшего исследования на предмет КРН в связи с высокой частотой отказов.

При анализе разрушений магистральных газопроводов РК было установлено, что КРН явился причиной 7 разрушений. Они расположены на Макатском, Индерском, Джангалинском участках МГ САЦ /122, 123, 125, 126. 127/. Основные эксплуатационные параметры на момент аварии приведены ниже.

1) Индерское ЛПУ МГ (18 августа 2004 на 877 км САЦ 3), на аварий-ном участке отмечаются признаки КРН и плоские глубокие язвы. Р=46 кг/см , 1220x12,0, сталь 17Г1С, t=30C, резинобитумная мастика "Плайкофлекс" ф=-0,8 В.

2) Макатская ЛПУ МГ (17 августа 2004 на 701,8 км луппинг САЦ 2), лента "Поликен", обертка «Бишоп», Р=48,6 кг/см, t=30C, ф=-1,24 В, 1220x12,5, сталь 17ГС.

3) Индерское ЛПУ МГ (29 июля 2001 в 6,5 км от КС «Индер» 786 км МГ САЦ 3), 1220x12,5, сталь 17ГС, Р=48 кг/см2, t=30 С, ср=-0,65 В, изоляция битумная.

4) Джимгалинская ЛПУ МГ (23 декабря 2003, 974,8 км САЦ 2); строительство 1969, битумная паста "Плайкофлекс" ф=-1,0 В, Р=39,4 кг/см2, t=30C, 1220x12мм, сталь 17ГС.

5) Макатская ЛПУ МГ (17 сентября 2003, 707,5 км САЦ 5), 1220x9,5 мм производства Японии, Р=48,3 кг/см .

6) Макатская ЛПУ МГ (16 июня 2003 12,5 км от КС Макат 698,5 км САЦ 5), (1220x9,5 17Г1С, Р=4,9 км/см2, t=40C, лента «Поликен», ф=-1,15 В.

7) Индерское ЛПУ МГ, (16 мая 2002 САЦ 3), 1020x10 мм, сталь 17Г1С Р=46 км/см2, t=30 С мастика-резинобитумная "Плайкофлекс".

При определении КРН в первую очередь обращалось внимание на наличие хрупкой составляющей в изломе, расположение хрупких трещин в нижнем полупериметре трубы и направленность хрупких трещин вдоль образующей трубы, являющимися основными признаками проявления КРН.

Результаты натурного обследования Макатского участка МГ САЦ приведены на рис. 2.1 - 2.5. При этом было обнаружено следующее. Противокоррозионная изоляция в очаговой зоне разрушения была нарушена. Об этом свидетельствуют катодные отложения на внешней поверхности трубы (рис. 2.1).

Определение механических характеристик трубных сталей

В третьей главе рассмотрены результаты лабораторных исследований электрохимических и физико-механических свойств и микроструктуры металла труб отказавших трубопроводов /122, 123, 125, 126. 127/.

Образцы металла труб из очаговых зон отказавших магистральных газопроводов, отобранные для проведения механических испытаний и маро- и микроструктурных исследований вырезались с помощью газовой резки в соответствие с ОСТ 1452-79 МЧМ СССР, затем фрезеровались, шлифовались и полировались. Две последние операции проводились вручную с целью недопущения образования наклепанного слоя на обработанной поверхности. Из отобранного металла также изготавливались стандартные образцы для проведения механических испытаний.

Механические испытания проводились в соответствие с ГОСТ 9454-78 (испытания на ударный изгиб) и ГОСТ 1497-73 (испытания на растяжение). Испытания на ударный изгиб проводились на образцах №1 с U - образным надрезом при температуре плюс 20 С и минус 60 С. Испытания на растяжение проводились на разрывной машине Р5, испытания на ударный изгиб на маятниковом копре МК 30.

Результаты механических испытаний металла отказавшего магистрального газопровода САЦ (ав - временное сопротивление, ат - предел текучести, 5 -относительное удлинение, \/ - относительное сужение, KCU - ударная вязкость) приведены в таблице 3.1. Испытания проводились на 5 пяти образцах на каждую экспериментальную точку. В таблице в числителе приведены крайние значения механических характеристик, в знаменателе - средние значения.

Как видно из таблицы механические характеристики металла отказавшего газопровода соответствует нормативным значениям. Такое соответствие является характерным признаком КРН, наблюдаемым в РФ /3, 29/.

Микротвердость определялась на приборе ПМТ-4. с последующим расчетом значений на ЭВМ. При этом проводилось не менее 3-х измерений на одну экспериментальную точку. Результаты измерений приведены на рис. 3.1. Как это видно из приведенного фафика твердость в вершине трещины выше, чем в устье. Это является характерным признаком проявлением КРН в России.

Так, при разрушении магистрального газопровода РФ «Парабель - Кузбасс» значение микротвердости изменялось от 1870 Н/мм2 на боковых поверх ностях трещин и более 2300 Н/мм в вершине и местах ветвления трещин /29/. Таким образом, показано, что по данному признаку КРН РК соответствует КРН РФ. Макро- и микроструктурные исследования проводились в соответствии с общепризнанными методиками. Образцы шлифовались, полировались и подвергались металлографическому травлению. Для микроструктурных исследований использовался насыщенный спиртовыи раствор пикриновой кислоты /134/, для выявления макроструктуры - смесь азотной и уксусной кислот /135/.

После металлографического травления образцы изучались и фотографировались с помощью стереоскопического микроскопа МБС-9 и металлографического микроскопа МИМ-8.

Макроструктурные исследования показали, что металл отказавших газопроводов плотный без расслоений. Микроструктура металла характерна для сталей феррито - перлитного класса. Наблюдается строчечность прокатки, характерной для стали электросварных труб большого диаметра. Отсутствие расслоений металла характерна для КРН магистральных газопроводов РФ.

Проведенные макро- и микроструктурные исследованиями показали, что по характеру развития трещины аналогичны наблюдаемым на газопроводах РФ (рис. 3.2-3.6).

Определение склонности стали отказавших газопроводов РК изучалось с помощью снятия потенциодинамических поляризационных кривых в модельном карбонат-бикарбонатном растворе (1н. ЫаНСОз + 1н. ЫагСОз). Эксперименты проводили в стандартной трехэлектроднои электрохимической ячейке ЯЭС -2. В качестве рабочего электрода использовалась исследуемая сталь, вспомогательного - платиновый электрод ЭТПЛ - 01М. Электродный потенциал измерялся относительно хлорсеребряного электрода сравнения марки ЭВЛ-IM3 с помощью капилляра Габера - Луггина. Скорость развертки потенциала составляла 4 мВ/с. Поляризацию электрохимической ячейки осуществляли с помощью потенциостата PS - 4 фирмы MLW (Германия). Схема экспериментальной установки приведена на рис. 3.7.

Поляризационные кривые и распределение микротвердости стали вблизи трещин показали (рис. 3.1, 3.7), что КРН РК по механизму аналогичен наблюдаемому в РФ. Как это видно из приведенного фафика твердость в вершине трещины выше, чем в устье. Это является характерным признаком проявлением КРН в России.

Обследование разрушившихся МГ на Макатском и Индеровском участке МГ САЦ показало, что коррозионные язвы имеют необычную форму эллипса с плоским дном (см. рис. 2.6, 2.7). В работе были выяснены причины их образования. Для этого было проведено лабораторное моделирование процесса образования таких язв. Для этого образцы из стали 17Г1С помещались в карбонат -бикарбонатный раствор и выдерживались в течении 1800 часов при наложении поляризации минус 0.9 В (ХСЭ). Схема экспериментальной установки изображена на рис. 3.9. Принципиальное отличие данной установки от установки, приведенной на рис. 3.7 заключается в использовании однополярного потен-циостата, наиболее полно моделирующего работу системы катодной защиты и электрода сравнения фирмы MLW предназначенного для проведения длительных испытаний.

Основные задачи и уравнения расчета конструкций

Элемент SOLID 185 использует В-метод (также именуемый селективным методом редуцированного интегрирования), метод равномерного редуцированного интегрирования, или метод расширенной формулировки деформаций, как указано ниже.

- В-метод (селективный Метод редуцированного интегрирования). Данный метод помогает предотвращать объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Подобная опция заменяет объемные деформации в точках интегрирования Гаусса средней объемной деформацией по элементу. Этот метод не может предотвратить любое сдвиговое запирание в задачах с доминированием изгиба. В похожих случаях для элемента следует использовать расширенную формулировку деформаций. Дели деформирование в форме изгиба не является доминирующим, рекомендуется применение расширенной формулировки деформаций.

- Метод равномерного редуцированного интегрирования. Данный метод также помогает предотвращать объемное запирание в почти несжимаемых моде лях. Поскольку этот метод использует только одну точку интегрирования, он более эффективен, чем В-метод (селективный метод редуцированного интегрирования). Однако искусственная энергия, введенная для контроля искажения формы элемента, может неблагоприятно повлиять на точность решения.

При использовании данной опции следует проверять точность результатов путем сравнения полной энергии (метка SENE команды ETABLE) и искусственной (метка AENE команды ETABLE), введенной контролем искажения формы. Если отношение искусственной энергий к полной менее 5%, результат является приемлемым; Если отношение искусственной энергий к полной превосходит 5%, следует улучшать сетку. Полная и искусственная энергии могут также быть проверены при помощи команды OUTPR,VENG в ходе проведения вычислений.

Расширенная формулировка деформаций, Предотвращает сдвиговое запирание в задачах с преобладанием изгиба и объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Формулировка включает тринадцать внутренних степеней свободы (к которым пользователь комплекса ANSYS доступа не имеет). Если смешанная и-Р формулировка используется совместно с расширенной формулировкой деформаций, для преодоления объемного запирания используются только девять степеней свобод. Все внутренние степени свобод вводятся автоматически на уровне элемента и являются конденсированными.

В связи с дополнительными внутренними степенями свобод и статической конденсацией данная опция менее эффективна, чем В-метод, или опция равномерного редуцированного интегрирования.

-Упрощенная расширенная формулировка деформаций. Предотвращает сдвиговое запирание в задачах с преобладанием изгиба. Является специальным случаем расширенной формулировки деформаций и всегда включает девять внутренних степеней свободы (к которым пользователь комплекса ANSYS доступа не имеет). Поскольку для преодоления объемного запирания никаких внутренних степеней свобод нет, эта формулировка не должна использоваться для почти несжимаемого материала» за исключением случаев использования смЕшанной u-P формулировки. При использовании смешанной и-Р формулировки упрощенная расширенная формулировка деформаций обеспечивает те же результаты, что и расширенная. Все внутренние степени свобод вводятся автоматически на уровне элемента и являются конденсированными.

В связи с дополнительными внутренними степенями свобод и статической конденсацией данная опция менее эффективна, чем В-метод, или опция равномерного редуцированного интегрирования, но более эффективна, чем опция равномерного редуцированного интегрирования, в связи с использованием меньшего количества внутренних степеней свобод.

Похожие диссертации на Разработка методов повышения безопасности эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан