автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Сэндвичевые стеклопластиковые оболочки с минераловатным заполнителем

На правах рукописи

Мишнев Максим Владимирович

СЭНДВИЧЕВЫЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ОБОЛОЧКИ С МИНЕР АЛ ОВАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ

Специальность 05 23 01 - «Строительные конструкция, здания и сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2007

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции и инженерные сооружения» ГОУ ВПО ¿Юдао-Уральскиигосударственный университет»

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор г - Асташкин Владимир Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Ягофаров Хабид Михайлович

кандидат технических наук, доцент Шматков Сергей Борисович

Ведущая организация - ОАО «УРАЛГИПРОМЕЗ», г Екатеринбург

Защита состоится «9» ноября 2007 года, в 14 00, на заседании диссертационного совета ДМ 212.298 08 нри ГОУ ВПО «Южно-Уральский государст-венный^ййв^рситет» по. адресу 454080, г. Челябинск, пр им В Й Ленина, 76, Южно-Уральский - государственный университет, главный корпус, ауд 1001

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета

Автореферат разослан 8 октября 2007 года

Отзыв на автореферат (2 экз ), заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу 454080, г Челябинск, пр им В И Ленина, 76, ЮУрГУ, диссертационный совет ДМ 212 298 08

Ученый секретарь диссертационного совета дгн,, проф, советник РАДСН

Б Я Трофимов

Актуальность темы В настоящее время одной из значимых сфер применения стеклопластиков является изготовление из них коррозионно-стойких сооружений предприятий промышленности и энергетики, подверженных совместному воздействию агрессивных технологических сред, повышенных температур и механических нагрузок

Одним из основных элементов рассматриваемых сооружений являются замкнутые цилиндрические оболочки из стеклопластика, наиболее естественным и технологичным способом изготовления которых является способ намотки При больших диаметрах хорошими технико-экономическими показателями обладают оболочки с сэндвичевой (трехслойной) структурой стенки, включающей разнесенные тонкие стеклопластиковые обшивки, соединенные относительно толстым слоем конструкционного легкого заполнителя

Современные стеклопластики стабильно работают при температурах до 300 °С, тогда как применяемые в заполнителях пенопласты - до 100 °С, что ограничивает температурный диапазон применения сэндвичевых стек-лопластиковых оболочек Выполнение заполнителей из более дорогих и менее распространенных материалов, например сотопластов, снижает экономическую эффективность конструкций

Поэтому разработка и исследование сэндвичевых оболочек с заполнителем, не ограничивающим температурную область применения и доступным по цене, является актуальной задачей

Распространенным материалом с температурой применения до 400 °С являются минераловатные плиты, использование которых в качестве заполнителя оболочек снимет ограничение по теплостойкости Однако механические свойства минераловатных плит недостаточно изучены, и работа оболочек с таким заполнителем не исследована

Целью работы является выявление особенностей формирования НДС и несущей способности сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с мине-раловатным заполнителем и оценка возможности их применения в конструкциях газоотводящих трактов

Объектом исследования является сэндвичевая стеклопластиковая оболочка с минераловатным заполнителем, предметом исследования является ее НДС и устойчивость при эксплуатации в газоотводящих стволах и газоходах

Научная новизна работы заключается • в получении новых количественных данных о механических свойствах жестких минераловатных плит на основе базальтового волокна и в обосновании возможности их применения в среднем слое сэндвичевых стеклопластиковых оболочек,

• в результатах оценки влияния разных способов конечноэлементного моделирования трехслойных оболочек на сходимость и результаты расчета устойчивости с применением методов, имеющихся в пакете ANS YS,

• в получении новых количественных и качественных данных о совместном влиянии низких механических свойств заполнителя и конструктивных параметров сэндвичевых оболочек на их НДС и устойчивость при кратковременных силовых и тепловых воздействиях

Практическая значимость работы состоит

. в разработке и внедрении в производство конструктивно-технологических решений сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем, что расширило температурный диапазон применения конструкций данного типа,

• в разработке программного модуля к пакету ANSYS, предназначенного для расчета многослойных цилиндрических оболочек газоотводящих трактов и емкостей на силовые и тепловые воздействия

Внедрение результатов. На основе результатов работы в 2004-2006 г для ряда газоотводящих трактов были запроектированы, изготовлены и введены в эксплуатацию газоотводящие стволы из сэндвичевых оболочек диаметром 2,8 5,0 м с минераловатным заполнителем Конструкции эксплуатируются на аглофабрике Магнитогорского металлургического комбината, горно-обогатительном комбинате в г Гае, ТЭЦ Добринского сахарного завода в Липецкой обл, металлургическом заводе им Серова в г Серове Свердловской области С использованием результатов работы разработаны ТУ 2296-001-78827965-2007 «Трубы газоотводящие из стеклопластика на эпоксидном связующем»

На защиту выносятся:

• разработанные конструктивно-технологические решения сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем,

. новые экспериментальные данные о механических свойствах минера-ловатных плит различных марок,

• разработанный программный модуль к пакету ANSYS, предназначенный для расчета многослойных оболочек газоотводящих трактов и емкостей,

• результаты оценки влияния разных способов конечноэлементного моделирования трехслойных оболочек на сходимость и результаты расчета устойчивости с применением методов, имеющихся в пакете ANSYS,

• результаты оценки влияния конструктивных параметров сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем на их НДС и устойчивость при силовых и тепловых воздействиях

Достоверность полученных результатов и основывающихся на них выводов обеспечивается физической корректностью моделей конструкций, построенных на основе конечных элементов и численных методов, заложенных в сертифицированный у нас и за рубежом пакет ANSYS, а также

4

сопоставлением результатов численных расчетов с натурными экспериментами и известными аналитическими решениями

Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах (4 в изданиях из перечня ВАК) и докладывались на ежегодных научно-технических конференциях кафедры «Строительные конструкции и инженерные сооружения» ЮУрГУ (Челябинск, 04 2005, 04 2006, 04 2007) и на 7-й международной конференции пользователей программного обеспечения CADFEM GMBH (Москва, 23-24 05 2007)

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений Объем диссертации - 223 страницы, в число которых входит 208 страниц текста, 184 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 155 наименований, 2 страницы приложений

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы и освещены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе рассмотрены области применения, условия эксплуатации, конструктивно-технологические решения крупногабаритных стекло-пластиковых оболочек, а также методы их расчета

Показано, что крупногабаритные стеклопластиковые оболочки широко применяются у нас в стране и за рубежом в газоотводящих стволах в решетчатых башнях и железобетонных трубах, газоходах, емкостях и аппаратах химической промышленности, подземных трубопроводах, вертикальных резервуарах

Исследованием коррозионностойких оболочечных конструкций у нас в стране занимались НИИХИММАШ - Научно исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (Горяи-нова А В , Обухов А С и др ), ВНИИСПВ - Всесоюзный научно-исследовательский институт стеклопластиков и стекловолокна (Альпе-рин В И , Георгиевский О В , Наумец В H , Власов П В и др ), МИХМ -Московский институт химического машиностроения (Шевченко А А, Муров В А и др ), ЧПИ - Челябинский политехнический институт (Асташкин В M , Иванов С Г , Пазущан В А , Пуц И И , Терещук С В и др ) Наиболее активно внедрением коррозионностойких стеклопласти-ковых конструкций в строительстве занимались ПИ «Проектхимзащита» и трест «Востокхимзащита» В настоящее время изготовлением крупногабаритных стеклопластиковых конструкций у нас в стране занимаются предприятия ЗАО «АЗОС», ЗАО «СП Компитал», ЗАО «Полимерспецст-рой», ООО НПО «Полимер-Стройконструкция» и др

Поскольку рассматриваемые конструкции одновременно должны отвечать требованиям химической стойкости, теплостойкости и прочности, наиболее оправданными для них являются комплексные слоистые структуры стенки, включающие в себя химстойкие, несущие и теплоизоляционные

слои Наиболее широкое распространение получили следующие типы структур слоистых стенок оболочек однослойные стеклопластиковые с внутренним защитным химстойким гелькоут-слоем с повышенным содержанием связующего, однослойные оребренные и гофрированные, бипласт-массовые с химстойким слоем из термопласта и наружным слоем из стеклопластика, сэндвичевые (трехслойные)

При больших диаметрах хорошие технико-экономические показатели имеют оболочки с сэндвичевой (трехслойной) структурой стенки, включающей разнесенные тонкие стеклопластиковые обшивки, соединенные относительно толстым слоем легкого заполнителя, обеспечивающего их совместную работу В таких конструкциях заполнитель работает на сдвиг и поперечное обжатие, а обшивки на нормальные усилия

Основным преимуществом сэндвичевых оболочек является высокая жесткость при малой массе и низкой материалоемкости Однако, как уже отмечалось выше, в настоящее время температурный диапазон применения таких оболочек ограничен, и расширить его можно, выполняя заполнитель из мине-раловатных плит

Исследованием тепло- и звукоизоляционных свойств, а также долговечности минераловатных изделий в нашей стране занимались МИСИ им В В Куйбышева, ВНИИТеплоизоляции, ЦНИИПромзданий, ВНИПИ-Теплопроект и др организации Сведения об исследованиях жесткостных и прочностных свойств минераловатных плит в литературе отсутствуют Для проведения исследований НДС и устойчивости оболочек с минераловатным заполнителем, необходимых для обоснования возможности их применения в конструкциях газоотводящих трактов, предварительно необходимо провести экспериментальные исследования недостающих свойств минераловатных плит

В настоящее время трехслойные пластины и оболочки рассматриваются как частный случай объектов теории многослойных анизотропных оболочек, являющейся расширением классической теории оболочек, и охватывающей более широкий класс оболочечных конструкций

Основываясь на различных подходах теории анизотропных оболочек аналитические выражения можно получить для решения лишь ограниченного круга задач НДС и устойчивости, при этом, как правило, сложно учесть локальные эффекты и воздействия Численные методы позволяют отказаться от ряда допущений и учитывать локальные эффекты Накопленный теоретический опыт аккумулируется в современных расчетных комплексах, основывающихся на методе конечных элементов В некоторых из них, например в АМБУБ, есть встроенные языки программирования, позволяющие создавать пользовательские программные модули для расчета требуемого вида конструкций

В совокупности все вышеизложенное определило задачи исследования. 1) разработать конструктивно-технологические решения сэндвиче-вых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем, 2) выбрать методику и провести экспериментальное исследование отсутствующих в литературе механических свойств минераловатных плит различных марок, 3) разработать на базе пакета А^УБ программный модуль для расчета многослойных оболочек при различных условиях закрепления, силовых и тепловых воздействиях, 4) оценить достоверность получаемых результатов численных исследований путем экспериментальной проверки и сравнения решений тестовых задач, имеющих аналитические решения, 5) провести численные исследования НДС и устойчивости оболочек с минераловатным заполнителем, чтобы определить возможность их использования в конструкциях газоотводящих трактов с различными условиями эксплуатации, 6) выявить наиболее нагруженные участки и предложить конструктивные мероприятия, повышающие несущую способность оболочек

Во второй главе описаны разработанные и запатентованные конструктивно-технологические решения сэндвичевых оболочек трехслойная (рис 1) и пятислойная (рис 2) оболочки с заполнителем из жестких минераловатных плит на основе базальтового волокна и оболочка с заполнителем в виде конструкционно-теплоизоляционного элемента на основе мягких или полужестких минераловатных плит и армирующих прослоек (рис 1-3)

Жесткие минераловатные плиты обладают достаточной трансверсаль ной жесткостью для восприятия при изготовлении оболочки давления наматываемой стеклоткани, однако в первоначальном виде они не обладают достаточной для намотки оболочек гибкостью Чтобы плиты могли огибать оправку при намотке, в них при помощи специально разработанного оборудования выполняются прорези, повышающие их гибкость Для улучшения совместности работы обшивок в оболочках с минераловатным заполнителем могут быть выполнены кольцевые связующие элементы (КСЭ)

Теплостойкость трехслойной оболочки с минераловатным заполнителем определяется теплостойкостью внутренней стеклопластиковой обшивки, при этом наружная обшивка теплоизолирована и выполняется на основе более дешевых связующих низкой теплостойкости

Пятислойная оболочка применяется, когда толщины одной минера-ловатной плиты не достаточно для обеспечения требуемой жесткости сечения В состав стенки пятислойной оболочки помимо внутренней и наружной обшивок входит средний конструкционный стеклопластиковый слой, соединенный с обшивками внутренним и наружным слоями минера-ловатного заполнителя и КСЭ Такая оболочка обладает повышенной надежностью, поскольку при высокой температуре жесткость внутренней обшивки падает, и она выключается из работы, в этом случае в работу

включается теплоизолированный средний стекло пластиковый слои, и оболочка продолжает работать как сэндвиче вая,

Мягкие и полужесткие минерале ватные плиты дешевле и легче жестких, но сминаются при намотке от давления стеклоткани. Дтя изготовления среднего слоя оболочек разработан конструкционно-теплоизоляционный элемент (КТЭ), состоящий из полос ми нерало ватных плит, наклеенных на гибкую подложку, и установленных между полосами стекло пластиковых армирующих пластинок {рис. 3). КТЭ обладает достаточной для намотки трансвереальной жесткостью и высокой гибкостью, он изготавливается по технологии, близкой к технологии изготовлений минераловатных матов вертикальной слоистости.

ВкуТрЭНН»* ШнСТруКЦИОННЫ* стшттэспкадыи слой

КСЭ ГЗакомцовка

Нзр/ХТ'ЫЙ ХВНСТруХЦИОНХЬМ

■стокломаянковж слсЯ"

■

Наружны* ежм затпниталя

Заполнитель

Ндрухным имструхционный с шпоппжшобый слон

Сродни» хомсгрукционны* \ стекюплзсглсовык спои

ШШШ

кеэ у' / /" I

ЛИиСтОЙДЧ*

I ¡Внутренним -¿лЛ* залолмтълр ^Внутренних пжюуынонны^

Рий. 3. Коне грч'киионио-теплоиадляциоииый элемент и оболочка с заполни те [ем ¡¡а его ос но не

И третьей главе изложена методика экспериментального исследования механических свойств минераловатных плит различных марок при работе на сдвиг.

Для исследования было выбрано несколько распространенных марок минераловатных плит различной плотности. Из них была отобрана базовая марка, для которой определялись модуль сдвига (Слу) и прочность на срез

/__''•¡^''•"■С

<У Х>

Рис 1. Трехслойная оболочка и схема подрезки минераловаТНЫХ плит

Рис. 2. Продольное сечсние пяти слой ной оболочки

(Тлу) по методу сдвоенных образцов (рис. 4). Для остальных марок модуль сдвига и прочность на срез непосредственно не определялись, но были проведены испытания по методике, применяемой для испытании грунтов на срез, и получены коэффициенты перехода для определения механических свойств относительно базовой марки.

Результаты исследований показали, что модуль сдвига минераловат-ных плит по методу сдвоенных образцов необходимо определять с учетом изгиба образцов, который при низком модуле поперечной деформаций Ех существенно влияет на получаемые результаты. Поэтому вместо приводимой в литерату ре формулы, не учитывающей изгиб образцов, для определения Сху применялась формула:

Р А2-Н Е

с; -

2

Жесткостные характеристики ми не рало ватных плит при комнатной температуре на порядок ниже аналогичных свойств конструкционных пеко-пластов. что позволяет характеризовать минерал оватный заполнитель как сверхслабый. На рис. 5,а представлены гистограммы относительных частот ит распределения значений прочности на срез в продольном направлении Тху (МПа) минераловатных плит марки Ьтсгоск Руф-В, на рис. 5.6 - относительных частот м » распределения значений модуля сдвига С^,,.

н

\У

•С— Л. А

36 'I'; п

/удда? ЮТа

нч

.р

а)Т^(МПа)

Ко)фф. Ларйацци 2(УУо

б) С,г (\ПЬ) Коэфф, вариации 4,6%

Рис, 4 Схема испытаний

Рис. 5 Гистограмма относительных частот распределения: а) прочности на срезТ^ б) модуля с дни га 0:(у

Исследованные типы минерало ватных плит обладают низкими, но относительно стабильными механическими свойствами в пределах одной партии. Численные исследования влияния подрезки на Сху показали, что в зависимости от глубины прорезей модуль сдвига снижается на 10...40%. Это необходимо учитывать при задании свойств заполнителя в расчетах сэндви-чевы.х стеклопластиковых оболочек, а при их изготовлении стремиться к выполнению прорезей минимально достаточной глубины. Экспериментальная проверка показала, что при воздействии температуры 200 °С кратковременный модуль сдвига минераловатных плит не снижается.

Также получены данные о термодеструкции и температурной зависимости упругих свойств нескольких новых эпоксидных стеклопластиков, которые свидетельствуют о возможности их применения в сэндвичевых стеклопласти-ковых оболочках, длительно эксплуатирующихся при температуре до 200 °С

В четвертой главе дано описание разработанного модуля к пакету ANSYS для расчета многослойных оболочек газоотводящих трактов и емкостей и выполнена проверка получаемых в нем результатов расчета с натурным экспериментом и известными аналитическими решениями

Разработанный на встроенном в ANSYS языке программирования APDL программный модуль предназначен для расчета НДС и устойчивости многослойных оболочек при различных видах силовых и тепловых воздействий, он позволяет автоматически формировать расчетные схемы оболочек различных типов при разных сочетаниях нагрузок и условиях закрепления В модуле предусмотрено моделирование сэндвичевых оболочек стандартным способом при помощи многослойных элементов из библиотеки ANSYS, а также предлагаемым способом, при котором стеклопластиковые тонкостенные элементы сэндвичевых оболочек моделируются оболочечны-ми элементами (shell), а заполнитель объемными элементами (solid) Последний способ позволяет осуществить единый подход к расчету оболочек различных классов, учитывать общий случай анизотропии свойств заполнителя, действие локальных нагрузок, моделировать локальные особенности геометрии оболочек, КСЭ в толще среднего слоя, исследовать влияние повреждений заполнителя на НДС и устойчивость оболочки

Для повышения точности расчетов оболочек степень сгущения сетки повышается с увеличением кривизны конструкции Был определен оптимальный относительный размер оболочечного элемента обшивок равный 1/20 радиуса оболочки, который использовался при дальнейших численных исследованиях Для проверки результатов расчета устойчивости по применяемой методике, на примере решения тестовой задачи по определению критической нагрузки шарнирно закрепленных по торцам трехслойных цилиндрических оболочек, нагруженных равномерным внешним давлением, выполнено сопоставление с известными аналитическими решениями Куршина, Григолю-ка и Чулкова В ANSYS задача решалась с использованием методов Subspace iteration (SI), Block Lanczos (BL) Моделирование оболочек выполнялось как стандартным способом (конечный элемент (КЭ) Shelll81 с трехслойным сечением), так и предлагаемым способом обшивки моделируются КЭ оболочки Shelll81, заполнитель объемными КЭ Solid 185 Рассматривались оболочки средней длины (D<L<4D), являющиеся основным объектом исследования, и длинные (L»D), где L - длина оболочки, D - диаметр Также рассматривалось два типа заполнителя слабый (трансверсальный модуль деформации 6 МПа, модуль сдвига 4 МПа) и сверхслабый (трансверсальный модуль деформации 0,6 МПа, модуль сдвига 0,4 МПа) Свойства

заполнителя первого типа соответствуют конструкционным пенопластам, второго - жестким минераловатным плитам

Моделирование трехслойных оболочек предложенным способом показало для оболочек со сверхслабым заполнителем лучшую сходимость при расчете методами BL и SI, тогда как использование стандартного способа во многих рассмотренных случаях не позволило получить искомое решение Максимальное расхождение с аналитическими результатами для оболочек средней длины не превышает 15% Из вышесказанного следует, что предлагаемый способ моделирования улучшает сходимость решения по сравнению со стандартным и позволяет решать задачи устойчивости трехслойных оболочек при больших диапазонах варьирования геометрии и свойств материалов

Для проверки расчета по применяемой методике деформаций было выполнено сравнение результатов с натурным экспериментом, который проводился на трех трехслойных оболочках D=3,0 м с минераловатным заполнителем, изготовленных для дымовой трубы на горно-обогатительном комбинате в г Гае Упругие характеристики и плотность входивших в состав оболочки конструкционных материалов определялись на основании испытаний образцов-свидетелей, полученных при изготовлении оболочки

После изготовления, отверждения и снятия с оправки оболочки укладывались на сплошное жесткое основание и деформировались от собственного веса При этом фиксировались их начальные размеры и размеры после деформации Разница расчетных и экспериментальных перемещений точек контура оболочки составила от 5 до 20%, что может считаться хорошим совпадением расчета и эксперимента

В пятой главе приведены результаты численных исследований НДС и устойчивости сэндвичевых оболочек с минераловатным заполнителем

Исследования выполнялись для следующих типов сооружений и условий эксплуатации горизонтально складируемые оболочки на предэксплуа-тационной стадии, вертикальные оболочки газоотводящих стволов при ветровой нагрузке (расчетное значение ветрового давления для VII ветрового района на высоте 150 м с учетом пульсации), температуре газов 200 °С, наружной температуре -30 °С, горизонтальные газоходы при внутреннем разрежении (5 кПа)

Исследования НДС. Рассматривались оболочки с раструбными торцами В разработанном модуле детально моделируется геометрия раструба, что позволило анализировать НДС в зоне законцовки оболочки, т е месте соединения внутренней и наружной обшивок

С использованием модуля оптимизации АЫвУБ для оболочек диаметрами 0,5 5,0 м, горизонтально складируемых на предэксплуатационной стадии, были определены требуемые параметры (толщины обшивок и заполнителя) исходя из ограничений по второй группе предельных состояний перемещений точек контура (О/ЮО) и относительных удлинений гелькоут-слоя (0,1% согласно работам В И Альперина из условия герметичности) Полученные параметры оболочек соответствуют минимальной стоимости материалов на 1 м2 поверхности оболочки и удовлетворяют ограничениям Стоимость материалов в зависимости от диаметра оболочек с минераловатным заполнителем показана на рис 6

Анализ НДС оболочек на предэксплуатационной стадии показал, что при подобранных параметрах запас по прочности получается не менее чем двукратный Касательные напряжения в минераловатном заполнителе в 5 10 раз ниже значений разрушающих напряжений, полученных в главе 3 Наибольшие напряжения в стек-лопластиковых элементах наблюдаются в законцовках оболочек, где они более чем в 2 раза выше, чем в средней части

Также исследования показали, что выполнение в среднем слое оболочек с минераловатным заполнителем КСЭ снижает деформативность их контура При этом снижается требуемая толщина обшивок и, как следствие, стоимость материалов оболочки (рис 6) В итоге был сделан вывод о том, что в случаях, когда для оболочек определяющими являются нагрузки предэксплуатационной стадии, их рекомендуется выполнять при диаметре до 1,0 м однослойными, при диаметрах более 1,0 м - сэндвичевыми с КСЭ Для малонагруженных оболочек диаметрами до 2,0 м с минераловатным заполнителем КСЭ в среднем слое допускается не выполнять

Подобранные для предэксплуатационной стадии параметры принимались в качестве начальных при исследовании оболочек на стадии эксплуатации В КЭ моделях вертикальных оболочек связи по перемещениям прикладывались к верхним торцам, нижний торец оставался свободным, что соответствует условиям закрепления натурных оболочек с раструбным стыком (рис 7)

-»•Ее! КСЭ -я-1. КСЭ -«г-Оциюл

Рис 6 Стоимость материалов однослойных, трехслойных без КСЭ и трехслойных с КСЭ оболочек при параметрах, подобранных из ограничений по П гр предельных состояний

Рис. 7. Расчетная схема оболочки при действии ветрового давления (VII ветровой р-н. на высоте 150 м. с учетом п\ .чьса-ционноЙ составляющей)

Переменное по периметру оболочки ветровое давление прикладывалось к наружной обшивке. Прг! рассмотрении оболочек, стенка которых эксплуатируется при градиенте температу р, предварительно выполнялся теплотехнический расчет, результаты которого задавались в качестве исход-пыл данных для прочностного расчета.

Для оболочек га ¡о от водящих стволов, эксплуатируемых при ветровой нагрузке и постоянной температуре (+20 °С) напряжения в стек-лопластиковых элементах оболочек по крайней мере в 4 раза ниже, чем для складируемых в горизонталь-

Рис Н. Температурный изгибстенки в зоне закоппонки

ном положении оболочек с такими же конструктивными параметрами. Прочностных и жесткостиых свойств минераловатного заполнителя достаточно для выполнения условий первой я второй групп предельных состояний.

При температуре внутренней обшивки +200 °С. наружной -30 °С и отсутствии ветровой нагрузки (что соответствует условиям эксплуатации внутренних газоотводящих стволов в ж/б трубах) условия первой и второй групп предельных состояний для стекло-пластиковых элементов выполняются при параметрах, подобранных для предэксплуатациоиной стадии.

При этом в законцовках оболочек стесненность деформаций обшивок вызывает проявление краевого эффекта и возникает зона локального температурного изгиба стенки в осевом направлении (рис. 8). В связи с этим вблизи законцовок знак напряжений в обшивках меняется, наружная в данной локальной зоне нагружена сжимающими напряжениями, внутренняя -растягивающими. Минимальный запас прочности стекло пластиковых элементов получен в законцовках по оссвым сжимающим напряжениям в наружной обшивке. Теплоизоляция данного участка снижает нагружснность стекло пластиковых элементов в этих зонах примерно на 35%.

При высоком градиенте температур по толщине стенки в заполнителе в плоскостях продольных сечений оболочки возникают высокие касательные напряжения (рис. 9). сопоставимые по величине с пределом прочности минераловатных плит на срез, что может привести к расслоению заполнителя и выключению его из работы на сдвиг

Тв""Н),03МПа

Рис. 9. Касательные напряжения в заполнителе в продольном сечении оболочки

Законцовка

Рис. 10. Напряжения в наружной

обшивке при ненарушенном заполнителе (светлее) и при ег о выключении ит работы на сдвиг (темнее)

-НО - иэгчбкы*

tHQ [мм}

-Hip ofluj.- кольц. ..- Hip Общ, -«aiw

Рие 1 !. Завиеимос1ъ изменения напряжений в КС J и обшивках ш1 толщины КСЭ (1-0.75.. 2,0 мм)

Для оболочек гаю отводя ш и,\ стволов при ветровой нагрузке и температуре внутренней обшивки 200 °С. наружной -30 °С при ненарушенном заполнителе условия первой и второй групп предельных состояний для стекло пластиковых элементов выполняются при параметрах, подобранных для предэксплуатационной стадии.

При выключении заполнителя из работы на сдвиг основные изменения НДС наблюдаются в законцовках оболочек, где напряжения и относительные удлинения возрастают в 2,..3 раза, при этом НДС в средней части оболочек меняется незначительно (см. рис. 10).

Поэтому в оболочках с ми нерало ватным заполнителем обшивки вблизи законцовок следует проектировать утолщенными хтя Снижения в них напряжений и обеспечения равномерной нагруженноети. При этом увеличение толщины наружной обшивки выше определенного предела приводит к возрастанию реевще относительных удлинений в гслькоут-слос. вследствие возрастания влияния краевого эффекта.

В оболочках с КСЭ в среднем слое в последних наблюдаются высокие изгибные напряжения в местах стыка с обшивками. Увеличение толщины КСЭ с 0,75 до 2.0 мм приводит к возрастанию в них напряжений вследствие снижения податливости, при этом НДС обшивок практически не изменяется (рис. ¡1). Поэтому КСЭ следует проектировать минимально возможной толщины.

Исследования устойчивости вертикальных оболочек га-зоаптодяших стволов были выполнены при действии ветровой нагрузки и температуры. Уровень нагрузок и температуры принят таким же. как и при исследовании НДС, начальные параметры оболочек приняты как для предэксплуатационной стадии.

Для оболочек с ненарушенным мннераловатным заполнителем, эксплуатируемых при ветровой нагрузке и постоянной температуре (+20 °С), коэффициенты запаса устойчивости по крайней мере в 2 раза выше минимально допустимого значения (равного 6 согласно работам Обухова) При выключении заполнителя из работы на сдвиг в оболочках без КСЭ коэффициент запаса устойчивости снижается в 3 раза, при этом в аналогичной оболочке с КСЭ он снижается всего на 40%

Для оболочек, эксплуатируемых при температуре внутренней обшивки +200 °С, наружной -30 °С при параметрах, подобранных для предэкс-плуатационной стадии, наименьший запас наблюдается во внутренней обшивке оболочки, теряющей устойчивость от сжимающих температурных напряжений При этом значение коэффициента запаса устойчивости в 3 4 раза ниже минимально допустимого Полное исключение заполнителя из работы не приводит к существенному изменению коэффициента запаса устойчивости оболочки Таким образом, для таких условий эксплуатации определяющими являются нагрузки эксплуатационной стадии

Установка КСЭ в среднем слое в данном случае несущественно влияет на устойчивость внутренней обшивки Введение в расчетную схему внутренней обшивки компенсатора в виде кольцевого гофра также не приводит к значительному повышению коэффициента запаса ее устойчивости, а при увеличении толщины обшивки вызывает его существенное снижение из-за потери местной устойчивости обшивки в зоне компенсатора

Кардинально повысить запас устойчивости внутренней обшивки (из рассмотренных мероприятий) можно только увеличением ее толщины, при увеличении которой до определенного значения потеря устойчивости происходит уже в наружной обшивке от сжимающих напряжений в месте локального температурного изгиба стенки в зоне законцовки Поэтому для дальнейшего повышения запаса устойчивости следует также увеличивать толщину наружной обшивки в зоне законцовки

Исследования устойчивости оболочек горизонтальных газоходов Для

оценки возможности использования оболочек с минераловатным заполнителем в горизонтальных газоходах при высоком внутреннем разрежении, были выполнены исследования их устойчивости Оболочки газохода опирались на ложементы с углом охвата 120°, для чего в зонах опирания оболочки в соответствующих узлах КЭ модели наружной обшивки запрещались перемещения Расчетная схема

Рис 12 Расчетная показана на рис 12, расчетная интенсивность

схема газохода г

разрежения составляла 5 кПа

Полученные результаты показали, что трехслойные оболочки с заполнителем из ми нерало ватных плит без КСЭ в среднем слое при одинаковом уровне нагрузки и температуре +20 °С обладают значительно меньшими (в 4 7 раз для оболочек диаметром 2,0 м, в 2 4 раза для оболочек диаметром 5,0 м) коэффициентами запаса устойчивости по сравнению с оболочками с заполнителем из пенопластов (рис 13) Выполнение КСЭ в толще минераловатного заполнителя повысило устойчивость в 2,5 3,3 раза, изменение толщины КСЭ в пределах 0,75 2,0 мм на нее существенно не повлияло

В оболочках с минерало-ватным заполнителем и КСЭ в среднем слое при увеличении толщины заполнителя Нс выше определенного значения меняется характер потери устойчивости оболочки с общего на локальный (рис 14), после чего увеличение толщины заполнителя не приводит к увеличению критической нагрузки В данном случае увеличение коэффициента запаса устойчивости достигается увеличением толщин обшивок, главным образом внутренней

Полученные коэффициенты запаса устойчивости для рассмотренных оболочек с минераловатным заполнителем при определенных параметрах значительно превышают минимально допустимое значение, что свидетельствует о том, что оболочки с минераловатным заполнителем могут работать при высокой интенсивности внутреннего разрежения

Исследование зависимости коэффициента запаса устойчивости оболочек от изменения жесткостных свойств

7» №

3 —-МПЛЧ— '>Ч<М. ЮГ> 4 ^М11Т»мИЫмдВС» 5 -Ж-Ш1. Т >11» ЮС".»

Рис 13 Коэффициенты запаса устойчивости горизонтальных трехслойных оболочек с пенопластовым заполнителем (1111) и с минераловатным (МП) в зависимости от толщины заполнителя и при различных толщинах внутренней обшивки Тцщ и толщине наружной 4 мм

Рис 14 ФПУ оболочки при Нс=30 мм (слева), при Нс=60 мм (справа)

заполнителя показало, что при полном выключении заполнителя из работы в оболочке без КСЭ теряется совместность работы обшивок и происходит потеря устойчивости внутренней обшивки, при этом коэффициент запаса устойчивости оболочки снижается в 15 раз В аналогичной оболочке с КСЭ при выключении заполнителя из работы совместность работы обшивок обеспечивается КСЭ, при этом коэффициент запаса устойчивости снижается всего в 2 раза, как следствие оболоч-

ки с КСЭ в среднем слое обладают повышенной надежностью при использовании в конструкциях, в которых во зможно со временем понижение жесткости заполнителя. Для оболочек; с КСЭ в среднем слое большее влияние на устойчивость оказывает изменение модуля поперечной деформации заполнителя, чем его модуля сдвига (рис. [5).

(а) (6) (в)

Рис ¡5. Зависимость коэффициента запаса устойчивости оболочек (кривая спорту о КСЭ, внизу бет КСЭ): а) при одновременном изменении Е;< и Оху от 0 до ] МГ1а; б) при Ех=Р,б МПа и О ху от О ДО I МЛа: в) при МПа и Е* от 0 до 1 МПа

/} шестой главе описаны примеры внедрения результатов исследований.

Впервые результаты работы были применены в 2004...2005 г. при реконструкции аварийной ж/б дымовой трубы на Магнитогорском металлургическом комбинате (рис. 16). Верхняя часть трубы была демонтирована, на оставшуюся кяжнюю часть была установлена решетчатая баш на с трехслойным стекло пластиковым газоотводящим стволом диаметром 3.6 м. Температура газов в данном сооружении достигает 150 °С. поэтому было принято решение запроектировать внутреннюю обшивку ствола на термостойком эпоксидном связующем, наружную на связующем ЭД-20. а заполнитель выполнить из жестких минерадоватных плит.

Следующим объектом, на котором были внедрены результаты исследований, является запроектированная и построенная в 2005 г. дымок;я тру ба высотой 60 м на металлургическом заводе им. Серова в г. Серове Свердловской области (рис. 17). Дымовая труба представляет собой решетчатую металлическую башню с установленным внутри стекло пластиковым газоотводящим стволом диаметром 5,0 м. Температура отводимых газов составляет 100... 120 °С. Для данного га зоот водящего ствола факторами, определяющими конструктивные параметры оболочек, являлись о граничения по второй группе предельных состояний. Чтобы обеспечить требуемую жесткость конту р;) оболочек, их поперечное сс-чснис выполнялось в пятислойном варианте, с заполнителем из жестких ми нерадо ватных плит

Рис.16 Дымовая трчба на ЙМК

Рис. 17. Дымовая труба на металлургическом заводе им. Серова

В 2005 2006 г трехслойные стеклопластиковые оболочки с минера-ловатным заполнителем были применены в качестве внутренних газоотво-дящих стволов диаметрами 3,0 и 2,8 м при реконструкции железобетонных дымовых труб на горно-обогатительном комбинате в г Гае и на Добрин-ском сахарном заводе в Липецкой области В 2007 г они были применены при возведении четырехствольной дымовой трубы на комбинате «Амурме-талл» в г Комсомольске на Амуре (2 ствола диаметром 2,8 м и 2 ствола -3,0 м)

Результаты исследований, выполненных в настоящей работе, были использованы при разработке ТУ 2296-001-78827965-2007 «Трубы газоотводящие из стеклопластика на эпоксидном связующем»

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 В сооружениях промышленности и энергетики, подверженных химически агрессивным, силовым и тепловым воздействиям, широко применяются стеклопластиковые цилиндрические оболочки диаметром 0,5 8,0 м Эффективными являются сэндвичевые оболочки, однако их использование в конструкциях, эксплуатирующихся при высоких температурах, сдерживалось низкой теплостойкостью материалов среднего слоя Поэтому разработка и исследование сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с теплостойким минераловатным заполнителем являются актуальными

2 Разработаны и запатентованы три варианта конструктивно-технологических решений изготавливаемых намоткой сэндвичевых оболочек с минераловатным заполнителем, имеющих расширенный диапазон температур применения и технологичных в изготовлении

3 Экспериментально определены механические характеристики жестких минераловатных плит различных марок, оказавшиеся по сравнению с конструкционными пенопластами на порядок ниже, что позволяет характеризовать минераловатный заполнитель сэндвичевой оболочки как сверхслабый

4 На базе конечноэлементного пакета АЫБУЗ разработан программный модуль для расчета многослойных оболочек газоотводящих трактов и емкостей на различные виды эксплуатационных воздействий Результаты расчетов деформаций трехслойных оболочек по разработанной методике хорошо согласуются с натурным экспериментом, а результаты расчета устойчивости - с аналитическими решениями тестовых задач

5 Для предэксплуатационной стадии факторами, определяющими конструктивные параметры оболочек, являются ограничения по деформациям Исходя из этих ограничений для оболочек диаметрами 0,5 5,0 м определены рекомендуемые конструктивные параметры, при этом по прочности имеется по крайней мере двукратный запас

6 В рассмотренных случаях основной выявленной особенностью формирования НДС оболочек с минераловатным заполнителем является значи-

тельно более высокая нагруженность обшивок в зоне законцовок, чем в средней части оболочек Нагруженность понижается с утолщением обшивок в данной зоне Ограничением на утолщение наружной обшивки являются увеличивающиеся при этом относительные осевые удлинения гелькоут-слоя вследствие возрастающего влияния краевого эффекта

7 Выполнение кольцевых связующих элементов (КСЭ) в среднем слое оболочек при нагрузках, вызывающих искажение контура оболочки, существенно повышает их жесткость и несущую способность При совместном действии ветровой нагрузки и температуры увеличение толщины КСЭ приводит к возрастанию в них изгибных напряжений вследствие снижения их податливости, при этом НДС обшивок существенно не изменяется Поэтому КСЭ следует проектировать минимально возможной толщины

8 В оболочках, эксплуатирующихся при ветровой нагрузке и высокой температуре, минимальные запасы по устойчивости наблюдаются от температурных сжимающих напряжений во внутренней обшивке Наиболее эффективно можно повысить запас устойчивости обшивки увеличением ее толщины, при этом для толщин обшивки 3 мм и более свойства минерало-ватного заполнителя (вплоть до его полного исключения из работы) не оказывают существенного влияния на устойчивость обшивки

9 Применение КСЭ в среднем слое горизонтальных оболочек с минера-ловатным заполнителем, эксплуатирующихся при высоком уровне внутреннего разрежения, значительно повышает их устойчивость и позволяет использовать такие оболочки при данных условиях эксплуатации

10 На основе проведенных исследований были запроектированы, изготовлены и введены в эксплуатацию ряд конструкций газоотводящих трактов, показавших свою эффективность С использованием результатов исследований разработаны ТУ 2296-001-78827965-2007 «Трубы газоотводящие из стеклопластика на эпоксидном связующем»

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях

1 Конструкционно-теплоизоляционный элемент Патент на ПМ 36845 РФ МПК-7 Е 04 В 1/78/ В М Асташкин, М В Мишнев, Г В Мишнев и др - Заявлено 10 12 2003, опубликовано 27 03 2004, Бюлл № 9

2 Слоистая цилиндрическая оболочка Патент на ПМ 45333 РФ МПК-7 В 32 В 1/08 / В М Асташкин, М В Мишнев, Г В Мишнев и др - Заявлено 14 01 2005, опубликовано 10 05 2005, Бюлл № 13

3 Слоистая цилиндрическая оболочка Патент на ПМ 49758 РФ МПК-7 В32 В 1/08 / В А Пазущан, В М Асташкин, М В Мишнев и др -Заявлено 27 06 2005, опубл 10 12 2005, Бюлл № 34

4 Асташкин, В М Крупногабаритные оболочки из стеклопластиков в химических аппаратах и газоотводящих трактах / В М Асташкин, М В Мишнев, В А Пазущан // Композитный мир - 2006 - №6 - С 10-14

5 Мишнев, M В. Исследование механических свойств минераловатных плит при работе на сдвиг в продольном направлении /М В Мишнев, Г В Мишнев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века -2007 -№5-С 49-51

6 Мишнев, M В Конструкционно-теплоизоляционный элемент на основе полужестких минераловатных плит и его применение / M В Мишнев, В M Асташкин // Проблемы строительного комплекса России Материалы VIII Международной научно-технической конференции при VIII Международной специализированной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство Энергосбережение - 2004» - Уфа Изд-во УГНТУ, 2004 - Т 1 -С 121-123

7 Мишнев, M В Параметрическое моделирование сэндвичевых стекло-пластиковых оболочек в ANSYS / M В Мишнев, Г В Мишнев // Сборник трудов седьмой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBH -M Полигон пресс, 2007 - С 238-242

8 Мишнев, M В Сопоставление аналитических результатов расчета устойчивости трехслойных цилиндрических оболочек с результатами конеч-ноэлементных расчетов в ANSYS / M В Мишнев // Сборник трудов седьмой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBH - M Полигон пресс, 2007 - С 243-247

9 Мишнев, M В Исследование физико-механических свойств стеклопластиков на основе эпоксидных смол при повышенных температурах / M В Мишнев, В А Пазущан, С А Севастьянов // Композитный мир -2007 -№1 -С 21-25

Мишнев Максим Владимирович

СЭНДВИЧЕВЫЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ОБОЛОЧКИ С МИНЕРАЛОВАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ Специальность 05 23 01 - «Строительные конструкции, здания и сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательство Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 05 10 2007 Формат 60x84 1/16 Печать офсетная Уел печ л 1,16 Уч-изд л 1 Тираж 100 экз Заказ 357

Отпечатано в типографии Издательства ЮУрГУ 454080, г Челябинск, пр им В И Ленина, 76

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1. Опыт применения крупногабаритных оболочечных конструкций из стеклопластиков в технологических конструкциях промышленных предприятий

1.2. Основные типы конструктивных решений стеклопластиковых цилиндрических оболочек и технология их изготовления

1.3. Методы расчета трехслойных оболочек

1.4. Выводы, цель работы и задачи исследования

2. РАЗРАБОТАННЫЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СЭНДВИЧЕВЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ОБОЛОЧЕК С МИНЕРАЛОВАТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ В СРЕДНЕМ СЛОЕ

2.1. Трехслойная сэндвичевая стеклопластиковая оболочка с заполнителем на основе жестких минераловатных плит

2.2. Пятислойная сэндвичевая стеклопластиковая оболочка с заполнителем на основе жестких минераловатных плит

2.3. Сэндвичевая стеклопластиковая оболочка с заполнителем на основе конструкционно-теплоизоляционного элемента выполняемого из полужестких минераловатных плит

2,4. Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ КРАТКОВРЕМЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Исследование кратковременных механических свойств жестких минераловатных плит

3.1.1. Методика определения кратковременного модуля сдвига минераловатных плит

3.1.2. Результаты испытаний на сдвиг базовой марки минераловатных плит

3.1.3. Результаты определения переходных коэффициентов механических характеристик минераловатных плит различной плотности

3.1.4. Оценка влияния подрезки на механические свойства минераловатных плит

3.1.5. Оценка влияния температуры на модуль сдвига минераловатных плит

3.2. Исследование термостойкости и кратковременного модуля упругости при изгибе эпоксидных стеклопластиков при высокой температуре

3.3. Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Разработанный программный модуль к пакету ANS YS

4.2. Сопоставление результатов расчета устойчивости трехслойных оболочек с известными аналитическими решениями

4.3. Экспериментальная проверка результатов расчета по деформациям

4.4. Выводы по главе

5. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС И УСТОЙЧИВОСТИ СЭНДВИЧЕВЫХ ОБОЛОЧЕК С МИНЕРАЛОВ АТНЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ ш

5.1. Исследование НДС трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем при действии нагрузок предэксплуатационной стадии

5.2. Исследование НДС трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем при ветровой нагрузке

5.3. Исследование НДС трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем, эксплуатируемых при высоком градиенте температур между внутренней и наружной обшивками

5.4. Исследование НДС трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем при совместном действии ветровой нагрузки и высокой температуры

5.5. Исследование устойчивости трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем в дымовых и вентиляционных трубах

5.6. Исследование устойчивости трехслойных оболочек с минераловатным заполнителем в газоходах при внешнем давлении

5.7. Выводы по главе

6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

В настоящее время во всех индустриально развитых странах наблюдается устойчивый рост объема производства конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых в различных областях техники. Доля применения ПКМ, в том числе стеклоармированных пластиков, в строительстве с учетом антикоррозионной защиты промышленного оборудования составляет около 30% от общего объема потребления [147]. Устойчивый рост рынка обусловлен постоянным расширением сфер применения композиционных материалов и конструкций, в частности стеклопластиковых.

В настоящее время одной из значимых сфер применения стеклопластиков является изготовление из них конструкций химических аппаратов и газоотводя-щих трактов предприятий промышленности и энергетики. К таким конструкциям относятся: стволы вентиляционных и дымовых труб, технологические газоходы, циклоны, каплеуловители, реакторы, емкости и т. п., все они часто подвержены сочетаниям воздействий высокоагрессивных технологических сред, высоких температур и механических нагрузок.

Основные элементы рассматриваемых конструкций часто имеют форму замкнутой оболочки вращения, наиболее естественным и технологичным способом изготовления которой является способ намотки. При больших диаметрах хорошими технико-экономическими показателями обладают оболочки с сэн-двичевой (трехслойной) структурой стенки, включающей разнесенные на расстояние тонкие несущие стеклопластиковые обшивки, соединенные относительно толстым слоем легкого заполнителя.

Однако сэндвичевые оболочки в рассматриваемых конструкциях не применяются в области высоких (более 100°С) температур, что обусловлено резким снижением механических характеристик пенопластов и их нестабильным поведением под нагрузкой [5, 52], а применение более дорогих и менее распространенных типов заполнителей снижает экономическую эффективность конструкции. При этом теплостойкость стеклопластиков, которые могут использоваться для изготовления оболочек, достигает 300°С [134, 137, 139].

Поэтому разработка и исследование сэндвичевых оболочек с заполнителем среднего слоя, не ограничивающим общую теплостойкость конструкции, распространенным и доступным по цене, является актуальной задачей.

Широко распространенным материалом с температурой применения до +400°С являются минераловатные плиты [125]. Использование в сэндвичевых стеклопластиковых оболочках в качестве среднего слоя минераловатных плит может расширить температурный диапазон применения данных конструкций. Однако механические свойства минераловатных плит значительно ниже, чем у применяемых материалов среднего слоя, и недостаточно изучены. Применение их в среднем слое сэндвичевых оболочек может существенно сказаться на НДС и несущей способности последних, что определяет необходимость проведения исследований для оценки возможности использования оболочек с мине-раловатным заполнителем в различных видах конструкций.

При различных сочетаниях силовых и тепловых воздействий численные исследования анизотропных оболочек могут быть выполнены с использованием современных вычислительных комплексов, предоставляющих возможность параметрического анализа вариантов конструкции. Примерами таких комплексов являются иностранные конечноэлементные пакеты Abacus, Ansys, Cosmos, Nastran и др. Как правило такие пакеты обладают встроенными языками программирования, позволяющими создавать программные модули, ориентированные на расчет нужного вида конструкций, что повышает эффективность проведения исследований.

Целью работы является выявление особенностей формирования НДС и несущей способности сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с мине-раловатным заполнителем и оценка возможности их применения в конструкциях газоотводящих трактов.

Основные результаты, выносимые на защиту:

• разработанные конструктивно-технологические решения сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем;

• новые экспериментальные данные о механических свойствах минераловатных плит различных марок;

• разработанный программный модуль к пакету АЫЗУБ, предназначенный для расчета многослойных оболочек газоотводящих трактов и емкостей;

• результаты оценки влияния разных способов конечноэлементного моделирования трехслойных оболочек на сходимость и результаты расчета устойчивости с применением методов, имеющихся в пакете АЫЗУБ;

• результаты оценки влияния конструктивных параметров сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем на их НДС и устойчивость при силовых и тепловых воздействиях.

Научная новизна работы заключается:

• в получении новых экспериментальных данных о механических свойствах жестких минераловатных плит на основе базальтового волокна и в обосновании возможности их применения в среднем слое сэндвичевых стеклопластиковых оболочек;

• в результатах оценки влияния разных способов конечноэлементного моделирования трехслойных оболочек на сходимость и результаты расчета устойчивости с применением методов, имеющихся в пакете АЫБУБ;

• в получении новых количественных и качественных данных о совместном влиянии низких механических свойств заполнителя и конструктивных параметров сэндвичевых оболочек на их НДС и устойчивость при кратковременных силовых и тепловых воздействиях.

Достоверность полученных результатов и основывающихся на них выводов обеспечивается физической корректностью моделей конструкций, построенных на основе конечных элементов и численных методов, заложенных в сертифицированный у нас и за рубежом пакет АЫБУБ, а также сопоставлением результатов численных расчетов с натурным экспериментом и известными аналитическими решениями.

Практическая значимость работы состоит:

• в разработке и внедрении в производство конструктивно-технологических решений сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с минераловатным заполнителем, что расширило температурный диапазон применения конструкций данного типа;

• в разработке программного модуля к пакету ANSYS, предназначенного для расчета многослойных цилиндрических оболочек газоотводящих трактов и емкостей па силовые и тепловые воздействия.

Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах (4 в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК) и докладывались на ежегодных научно-технических конференциях кафедры «Строительные конструкции и инженерные сооружения» ЮУрГУ (Челябинск, 04.2005, 04.2006, 04.2007) и на 7-й < международной конференции пользователей программного обеспечения

CADFEM GMBH (Москва, 23-24.05.2007).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.В сооружениях промышленности и энергетики, подверженных химически агрессивным, силовым и тепловым воздействиям, широко применяются стеклопластиковые цилиндрические оболочки диаметром 0,5.8,0 м. Эффективными являются сэндвичевые оболочки, однако их использование в конструкциях, эксплуатирующихся при высоких температурах, сдерживалось низкой теплостойкостью материалов среднего слоя. Поэтому разработка и исследование сэндвичевых стеклопластиковых оболочек с теплостойким минераловатным заполнителем являются актуальными.

2. Разработаны и запатентованы три варианта конструктивно-технологических решений изготавливаемых намоткой сэндвичевых оболочек с мине-раловатным заполнителем, имеющих расширенный диапазон температур применения и технологичных в изготовлении.

3. Экспериментально определены механические характеристики жестких минераловатных плит различных марок, оказавшиеся по сравнению с конструкционными пенопластами на порядок ниже, что позволяет характеризовать минераловатный заполнитель сэндвичевой оболочки как сверхслабый.

4. На базе конечноэлементного пакета А^УБ разработан программный модуль для расчета многослойных оболочек газоотводящих трактов и емкостей на различные виды эксплуатационных воздействий. Результаты расчетов деформаций трехслойных оболочек по разработанной методике хорошо согласуются с натурным экспериментом, а результаты расчета устойчивости - с аналитическими решениями тестовых задач.

5. Для предэксплуатационной стадии факторами, определяющими конструктивные параметры оболочек, являются ограничения по деформациям. Исходя из этих ограничений для оболочек диаметрами 0,5.5,0 м определены рекомендуемые конструктивные параметры, при этом по прочности имеется по крайней мере двукратный запас.

6. В рассмотренных случаях основной выявленной особенностью формирования НДС оболочек с минераловатным заполнителем является значительно более высокая нагруженность обшивок в зоне законцовок, чем в средней части оболочек. Нагруженность понижается с утолщением обшивок в данной зоне. Ограничением на утолщение наружной обшивки являются увеличивающиеся при этом относительные осевые удлинения гелькоут-слоя вследствие возрастающего влияния краевого эффекта.

7. Выполнение кольцевых связующих элементов (КСЭ) в среднем слое оболочек при нагрузках, вызывающих искажение контура оболочки, существенно повышает их жесткость и несущую способность. При совместном действии ветровой нагрузки и температуры увеличение толщины КСЭ приводит к возрастанию в них изгибных напряжений вследствие снижения их податливости, при этом НДС обшивок существенно не изменяется. Поэтому КСЭ следует проектировать минимально возможной толщины.

8. В оболочках, эксплуатирующихся при ветровой нагрузке и высокой температуре, минимальные запасы по устойчивости наблюдаются от температурных сжимающих напряжений во внутренней обшивке. Наиболее эффективно можно повысить запас устойчивости обшивки увеличением ее толщины, при этом для толщин обшивки 3 мм и более свойства минерало-ватного заполнителя (вплоть до его полного исключения из работы) не оказывают существенного влияния на устойчивость обшивки.

9. Применение КСЭ в среднем слое горизонтальных оболочек с минераловатным заполнителем, эксплуатирующихся при высоком уровне внутреннего разрежения, значительно повышает их устойчивость и позволяет использовать такие оболочки при данных условиях эксплуатации.

10. На основе проведенных исследований были запроектированы, изготовлены и введены в эксплуатацию ряд конструкций газоотводящих трактов, показавших свою эффективность. С использованием результатов исследований разработаны ТУ 2296-001-78827965-2007 «Трубы газоотводящие из стеклопластика на эпоксидном связующем».

1. Абовский, H. П. Регулирование, синтез, оптимизация (избранные задачи по строительной механике и теории упругости): учеб. пособие для вузов / Н. П. Абовский, JI. В. Енджиевский, В. И. Савченков и др. Красноярск: Изд. Краснояр. ун-та, 1985.-384 с.

2. Агапов, В. П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций / В. П. Агапов. -М.: ACB, 2000.- 192 с.

3. Александров, А. Я. Конструкции с заполнителями из пенопластов / А. Я. Александров, М. Я. Бородин, В. В. Павлов. М.Машиностроение, 1972. - 212 с.

4. Александров, А. П. Опыт применения эпоксивинилэфирных смол для антикоррозионных работ электронный ресурс. -inetconf.chtd.tpu.ru/abs/stud2004/2orgchem/alexandrov.rtf

5. Альперин, В. И. Конструкционные стеклопластики / В. И. Альперин. М.: Химия, 1979.-360 с.

6. Амбарцумян, С. А. Общая теория анизотропных оболочек / С. А. Амбарцу-мян. М.:Наука, 1974.-448 с.

7. Амиро, И. Я. Устойчивость ребристых оболочек вращения / И. Я. Амиро, О. А. Грачев, В. А. Заруцкий. Киев:Наукова думка, 1987. - 160 с.

8. Н.Амосов, А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров / А. А. Амосов, Ю. А. Дубинский, Н. В. Копченова. М.: Высш. шк., 1994.-544 с.

9. Андреев, Устойчивось оболочек при неосесимметричной деформации / Л. В. Андреев, Н. И. Ободан, А. Г. Лебедев М.: «Наука», 1988. — 208 с.

10. Анкудинов, А. Б. Численное исследование устойчивости трехслойных цилиндрических и конических оболочек под действием равномерного внешнего давления / А. Б. Анкудинов. Казань: изд. КГУ им. В. И. Ленина, 1984. — 16 С.

11. Асташкин, В. М. Пологогофрированные оболочки из стеклопластика в системах газоочистки промышленных предприятий / В. М. Асташкин, С. В. Терещук // Монт. и спец. стр. работы. Серия: Антикоррозионные работы в строительстве. -1983.-№6.-С. 19-22.

12. Асташкин, В. М. Современное состояние технологии и инженерных методов расчета бипластмассовых конструкций / В. М. Асташкин // Монт. и спец. стр. работы. Серия: Антикоррозионные работы в строительстве. 1987. - №2. - С. 3135.

13. Асташкин, В.М. Крупногабаритные оболочки из стеклопластиков в химических аппаратах и газоотводящих трактах / В. М. Асташкин, М. В. Мишнев, В. А. Пазущан // Композитный мир. -2006. №6 - С. 10-14.

14. Ашкенази, Е. К. Анизотропия конструкционных материалов / Е. К. Ашкена-зи, Э. В. Танов Ленинград: Изд-во «Машиностроение», 1972. —216 с.

15. Бажанов, В. Л. Пластинки и оболочки из стеклопластиков / В. Л. Бажанов, И. И. Гольденблат, В. А. Копнов и др.; под ред. И. И. Гольденблата. М.:Высшая школа, 1970.-408 с.

16. Басов, К. А. АШУЭ: справочник пользователя / К. А. Басов М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с.

17. Бахвалов, Н. С. Численные методы: учеб. пособие для физ.- мат. специальностей вузов / Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г. М. Кобельков ; под общ. ред. Н. И. Тихонова. 2-е изд. - М.: Физматлит : Лаб. базовых знаний ; СПб.: Нев. диалект, 2002.-630 с.

18. Белозеров, Л. Г. Композитные оболочки при силовых и тепловых воздействиях / Л. Г. Белозеров, В. А. Киреев. М.:Физматлит, 2003. - 388 с.

19. Бережницкий, Л. Т. Трещиностойкость химически стойких стеклопластиков / Л. Т. Бережницкий, В. Н. Наумец, М. Э. Чапля // Пластические массы. 1984. -№1.-с. 14-15.

20. Бобров, Ю. Л. Долговечность минераловатных теплоизоляционных материалов: уч. пособие /10. Л. Бобров. М.Т978 - 80 с.

21. Бобров, Ю. Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов /Ю. Л. Бобров. -М.:Стройиздат, 1987 168 с.

22. Бобров, Ю. JI. Теплоизоляционные материалы и конструкции: учебник для средних профессионально-технических учебных заведений / Ю. JI. Бобров, Е. Г. Овчаренко, Б. М. Шойхет и др. М.:Инфра-М, 2003 - 268 с.

23. Болотин, В. В. Механика многослойных конструкций / В. В. Болотин, Ю. Н. Новичков. М.:Машиностроение, 1980 - 375 с.

24. Веялис, С. А. Влажность минераловатного утеплителя в облегченных кирпичных стенах / С. А. Веялис, К. П. Рауткис, И. Я. Гнип и др. // Строительные материалы. 2001. - №6 - с. 38-40.

25. Веялис, С. А. Равновесное удельное влагосодержание теплоизоляционных стекловолокнистых и минераловатных изделий / С. А. Веялис, И. Я. Гнип, В. И. Кершулис // Строительные материалы. 2002. -№5- с. 40-42.

26. Веялис, С.А. Теплопроводность влажных стекловолокнистых и минералло-ватных плит/ С. А. Веялис, А. Ю. Каминскас, И. Я. Гнип и др. / / Строительные материалы. 2002. - №6 - с. 38-40.

27. Власов, В. 3. Общая теория оболочек и ее приложения в технике / В. 3. Власов. — М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1949. — 784 с.

28. Волков, О. Д. Проектирование вентиляции промышленного здания / О. Д. Волков. Харьков:Выща школа, изд. при ХГУ 1989.-240 с.

29. Волков, Э.П. Газоотводящие трубы ТЭС и АЭС / Э. П. Волков, Е. И. Гаври-лов, Ф. П. Дужих М.: Энергоатомиздат, 1987,- 280 с.

30. Вольмир, А. С. Устойчивость деформируемых систем / А. С. Вольмир М.: «Наука», 1967. — 984 с.

31. Георгиевский, О.В. Исследование работы стволов вытяжных труб из стеклопластиков: Автореф. дис. канд. техн. наук / О. В. Георгиевский. М.: 1978. - 20 с.

32. Голованов, А. И. Введение в метод конечных элементов статики тонких оболочек / А. И. Голованов, М. С. Корнишин. Казань: Казанский физико-технический институт, 1989. - 270 с.

33. Голованов, А. И. Метод конечных элементов в механике деформируемых твердых тел / А. И. Голованов, Д. В. Бережной. Казань:ДАС, 2001.-301 с.

34. Горлов, Ю. П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий / Ю. П. Горлов. М.:Высшая школа, 1989 - 385 с.

35. Горшков, А. Г. Механика слоистых вязкоупругопластических элементов конструкций / А. Г. Горшков, Э. И. Старовойтов, А. В. Яровая. — М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2005. —576 с.

36. Горяинова, А. В. Стеклопластики в машиностроении / А. В. Горяинова. -М.:МАШГИЗ, 1961.-216 с.

37. ГОСТ 14359-69*. Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования. М.: 1970.

38. ГОСТ 4648-71*. Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб-М.:1992.

39. ГОСТ 9550-81. Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе М.: Изд-во стандартов, 2004.

40. ГОСТ 27751-88* Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: Изд-во стандартов, 2003.

41. Григолюк, Э. И. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек / Э. И. Григолюк, П. П. Чулков. М.¡Машиностроение, 1973. - 172 с.

42. Гурьев В.В., Теплоизоляция в промышленности. Теория и расчет / В. В. Гурьев, В. С. Жолудов, В. Г. Петров-Денисов. М.: Стройиздат, 2003 - 416 с.

43. Доннел, JI. Г. Балки, пластины и оболочки / JI. Г. Доннел; пер. с англ. JI. Г. Корнейчука, под ред. Э. И. Григолюка. М.:Наука, 1982 - 568 с.

44. Елыпин, A.M. Дымовые трубы / А. М. Ельшин, М. Н. Ижорин, В. С. Жолудов и др. М.:С-И,2001. - 296 с.

45. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич; пер. с англ. под. ред. Победря Б. Е. М.: Мир, 1975. - 543 с.

46. Зенкевич, О. Морган К. Конечные элементы и аппроксимация / О. Зенкевич; пер. под. ред. Бахвалова Н. С. М.:Мир, 1986. - 318 с.

47. Иванов, С.Г. Напряженное состояние бипластмассовах конструкций систем газоочистки металлургических предприятий: автореферат дис. канд. техн. наук. -М.: 1983. -21 с.

48. Изготовление и монтаж вытяжной трубы диаметром 2800 мм из винипласта, упрочненного стеклопластиком, для цеха В-8 Первоуральского Новотрубного завода: технический отчет Главтепломонтажа и треста «Востокхимзащита». М.: ЦБНТИ ММСС СССР, 1979. - 9 с.

49. Ильин, В. П. Численные методы решения задач строительной механики. / В. П. Ильин, В. В. Карпов, А. М. Масленников -Минск: Вышэйшая школа, 1990. -360 с.

50. Калиничев, В. А. Намотанные стеклопластики / В. А. Калиничев, М. С. Макаров. М.:Химия, 1986. - 272 с.

51. Кан, С. Н. Строительная механика оболочек / С. Н. Кан. -М.:Машиностроение , 1966. 598 с.

52. Каплун, А. Б. АЫБУБ в руках инженера / А. Б. Каплун, Е. М. Морозов, М. А. Олферьева. М.:Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

53. Киселев, С. Выдающиеся формы и размеры емкостей и реакторов, произведенных методом намотки / С. Киселев // Композитный мир. 2006. - №6. - с. 2021.

54. Китовер, К. А. Расчет гладких и оребренных кольцевых элементов конструкций / К. А. Китовер, Г. X. Франк-Каменецкий. Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отд-ние, 1982. —216 с.

55. Кобелев, В. Н. Расчет трехслойных конструкций / В. Н. Кобелев, Л. М. Ко-варский, С. И. Тимофеев. М.: Машиностроение, 1984. - 304 с.

56. Койсин, В. Е. Локальная прочность трехслойных конструкций с пористым заполнителем электронный ресурс.: дис. канд. техн. наук / В. Е. Койсин. -М.:РГБ, 2004. 86 с. -http://diss.rsl.ru/diss/05/0197/050197034.pdf

57. Коминар, В. А. Анализ структуры футеровочных слоев химстойких изделий из стеклопластиков / В. А. Коминар, А. Н. Васильева // Исследования в области производства стеклянного волокна и стеклопластиков. М.:ВНИИСПВ, 1981. - с. 128-135.

58. Конструкционно-теплоизоляционный элемент: Патент на ПМ 36845 РФ: МПК-7 Е 04 В 1/78/ В. М. Асташкин, М. В. Мишнёв, Г. В. Мишнёв и др. Заявлено 10.12.2003; опубликовано 27.03.2004, Бюлл. № 9.

59. Кортен, Х.Т. Разрушение армированных пластиков / X. Т. Кортен: пер. с англ. под ред. Ю.М. Тарнопольского. М.: Химия, 1967. - 165 с.

60. Котельников, В. У. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния зоны краевого эффекта анизотропных трехслойных оболочек / В. У. Котельников, С. В. Мокрый, Г. И. Юрин и др. Киев: Проблемы прочности, 1985. — 16 С.

61. Крысин, В. Н. Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций / В. Н. Крысин, М. В. Крысин. М.¡Машиностроение, 1989. -240 с.

62. Кузьмин, М. С. Вытяжные и воздухораспределительные устройства / М. С. Кузьмин, П. А. Овчинников. М.:Стройиздат, 1987. -168 с.

63. Куршин, Jl. М. Уравнения трехслойных пологих и непологих оболочек / J1. М. Куршин // Расчеты элементов авиационных конструкций: сб. ст. -М.Машиностроение, 1965.-выпуск 3-с. 106-157.

64. Куршин, Jl. М. Устойчивость трехслойных цилиндрических оболочек при сжатии, давлении и совместном действии давления и сжатия/ Jl. М. Куршин // Расчеты элементов авиационных конструкций: сб. ст. М.:Машиностроение, 1965. -выпуск 3-е. 158-169

65. Лизин, В. Т. Проектирование тонкостенных конструкций: 3-е изд., перераб. и доп / В. Т. Лизин, В. А. Пяткин М.: Машиностроение, 1994. - 384 с.

66. Любин, Дж. Справочник по композиционным материалам: справочник: в 2-х т. / под. ред. Дж. Любина; пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта; под ред. Б. Э. Геллера. -М.: Машиностроение, 1988.-448 с.

67. Маликов, Д. А. Температурные напряжения в защитном слое бипластмассо-вых конструкций с упругоподатливой прослойкой в силовой оболочке: автореф. дис. канд. тех. Наук / Д. А. Маликов. Челябинск: 2002, -20 с.

68. Малинин, Н. Н. Кто есть кто в сопротивлении материалов / Н. Н. Малинин; под ред. В. Л. Данилова. 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. —248 с.

69. Маллинсон, Дж. Применение изделий из стеклопластиков в химических производствах / Дж. Маллинсон; пер. с англ. Альперина В.И. и Перлина С.М. М.: Химия, 1973.-240 с.

70. Михалёв, М. Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: уч. пособие / М. Ф. Михалев, Н. П. Третьяков, А. И. Мильченко и др.; под общ. ред. М. Ф. Михалёва. Ленинград:Машиностроение, Ленинградское отделение. - 1984.-301 с.

71. Мишнёв, М. В. Исследование механических свойств минераловатных плит при работе на сдвиг в продольном направлении /М. В. Мишнёв, Г. В. Мишнёв // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2007. - №5 - с. 49-51.

72. Мишнёв, М. В. Исследование физико-механических свойств стеклопластиков на основе эпоксидных смол при по-вышенных температурах / М. В. Мишнёв, В. А. Пазущан, С. А. Севастьянов // Композитный мир. 2007. - №1. - С. 21-25.

73. Мишнёв, М. В. Параметрическое моделирование сэндвичевых стеклопла-стиковых оболочек в ANSYS / М. В. Мишнёв, Г. В. Мишнёв // Сборник трудов седьмой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBH. M.: «Полигон пресс», 2007. - с. 238-242.

74. Муйземнек, А. Ю. Описание поведения материалов в системах автоматизированного инженерного анализа: Учебное пособие / А. Ю. Муйземнек. Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2005. - 152 с.

75. Нарусберг, В. Л. Устойчивость и оптимизация оболочек из композитов / В. Л. Нарусберг, Г. А. Тетере. Рига:3инатне, 1988. - 299 с.

76. Норри, Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. де Фриз; пер. под ред. Воронова Ю. Б. -М.: Мир, 1981.-304 с.

77. Обухов, А. С. Проектирование химического оборудования из стеклопластиков и пластмасс / А. С. Обухов. М.'Машиностроение, 1995.-240 с.

78. Павлов, В. П. Прочность конструкций из стеклопластиков при повышенных и высоких температурах: дисс. д-ра. техн. наук электронный ресурс. / В. П. Павлов. Уфа:РГБ, 2006. - 420 с. - http://diss.rsl.ru/diss/06/0498/060498008.pdf

79. Пазущан, В.А. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость тонкостенных цилиндрических конструкций из стеклопластика при неосесимет-ричном нагружении: автореферат дис. канд. техн. наук. / В. А. Пазущан М.:1986. -28 с.

80. Паймушин, В. Н. Методы конечно-элементного анализа произвольных форм потери устойчивости трехслойных пластин и оболочек / В. Н. Паймушин, А. И. Голованов, С. Н. Бобров // Механика композиционных материалов. 2000. - Т.36., №4.-с. 473-386.

81. Панин, В. Ф. Конструкции с заполнителями: справочник / В. Ф. Панин, Ю. А. Гладков. М.:Машиностроение, 1991.-272 с.

82. Поварницын, Д. А. Совершенствование вычислительной технологии оценки безопасности зданий и сооружений, несущей способности и процессов разрушения строительных конструкций: автореф. дис. канд. техн. наук / Д. А. Поварницын/- С-Петербург:2007-18 с.

83. Попов, Б. Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами: Учебное пособие / Б. Г. Попов. М.: Изд-во МГТУ, 1993. -294 с.

84. Рогинский, С. Л. Высокопрочные стеклопластики / С. Л. Рогинский, М. 3. Канович, М. А. Колтунов. -М.:Химия, 1979. 144 с.

85. Родионова, В. А. Прикладная теория анизотропных пластин и оболочек / В. А. Родионова, Б. Ф. Титаев, К. Ф. Черных. СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 1996.-280 с.

86. Руководство по проектированию, расчету и методам контроля газоходов и ванн из бипластмасс / под ред. В.М. Асташкина.- М.: ЦБНТИ ММСС СССР, 1979,- 122 с.

87. Сегерлинд, JI. Применение метода конечных элементов / JI. Сегер-линд; под ред. Б. Е. Победри, пер. Шестакова. -М.:Мир,1979. 393 с.

88. Сергейкин, О. А. Обзор оптимизационных возможностей ANS YS электронный ресурс. / О. А. Сергейкин -http://sergeykin.nm.ru/papers.htm

89. Слоистая цилиндрическая оболочка: Патент на ПМ 49758 РФ: МПК-7 В32 В 1/08 / Пазущан В.А., Асташкин В.М., Мишнев М.В. и др. Заявлено 27.06.2005; опубл. 10.12.2005, Бюлл. № 34.

90. Слоистая цилиндрическая оболочка: Патент на ПМ 45333 РФ: МПК-7 В 32 В 1/08 / В. М. Асташкин, М. В. Мишнев,Г. В. Мишнев и др.- Заявлено 14.01.2005; опубликовано 10.05.2005, Бюлл. № 13.

91. Слоистая цилиндрическая оболочка: Св-во на ПМ 12999 РФ: МКИ-7 В 32 В 1/08 / В. М. Асташкин, В. А. Пазущан, Д. А. Маликов и др. Заявлено 15.11.99; опубл. 20.03.2000, Бюл.№8.

92. СНиП 2.01.07.-85* Нагрузки и воздействия.

93. CT СЭВ 5060-85. Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции пластмассовые. Основные положения по расчету. М.: Изд-во. стандартов, 1986.

94. Тарнопольский, Ю. М. Методы испытаний композитов: обзор исследований, выполненных в ИМП АН Латвии в 1964-2000 гг. / Ю. М. Тарнопольчкий, В. Л. Кулаков // Механика композиционных материалов. 2001.-т.37, №5/6-с.669-693.

95. Терещук, С. В. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость пологогофрированных цилиндрических оболочек из стеклотекстолита в конструкциях сооружений промпредприятий: автореф. дис. канд. тех. Наук / С. В. Терещук-М.: 1990,-20 с.

96. Тетере, Г. А. Сложное нагружение и устойчивость оболочек из полимерных материалов / Г. А. Тетере. Рига:3инатне, 1969. - 336 с.

97. Тетере, Г. А. Устойчивость элементов тонкостенных конструкций из композитов при ползучести: обзор / Г. А. Тетере // Механика композиционных материалов. 2000. - Т.36., №4. - с. 473-486.

98. Тетере, Г.А. Устойчивость ортотропных оболочек при ползучести с учетом поперечных сдвигов / Г. А. Тетере, Б. А. Пелех // Механика полимеров. -1966. -№1. -С. 38-46.

99. Технические правила по проектированию, изготовлению и монтажу газоходов и газоотводящих стволов вытяжных башен-труб из бипластмасс. М.: ПИ Проектхимзащита ММСС СССР, 1983. - 28 с.

100. Тимошенко, С. П. Пластинки и оболочки / С. П. Тимошенко, С. Вой-новский-Кригер; пер. с англ. Контовта В. И. / Под ред. Шапиро Г. С. 2-е изд., стереотипное. М: «Наука», 1966. — 635 с.

101. Третьяков, Н. Экспериментальные исследования трехслойных панелей с минераловатным утеплителем / Н. Третьяков, Е. Ильдияров // Электронный журнал "Строй-Инфо". -2003.-№19 (211) www.zodchiy.ru/s-info/archive/19.03/page2.html

102. ТУ 2296-001-78827965-2007. Трубы газоотводящие из стеклопластика на эпоксидном связующем.

103. ТУ 5762-002-59536983-06 Плиты минераловатные теплоизоляционные для строительства.

104. Устенко, А. А. Минераловатные изделия на силикатных и полимерси-ликатных связках / А. А. Устенко, А. Е. Рохваргер, В. М. Чеботников и др. // Строительные материалы. 1971.

105. Цыплаков, О. Г. Конструирование изделий из композиционно-волокнистых материалов / О. Г. Цыплаков. JL: Машиностроение, 1984. - 140с.

106. Чернин, И. 3. Эпоксидные полимеры и композиции / И. 3. Чернин, Ф. М. Смехов, Ю. В. Жердев. М.:Химия, 1982.-232 с.

107. Чигарев, А. В. ANS YS для инженеров / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. М.:Машиностроение, 2004. - 512 с.

108. Швыдкий, В. С. Очистка газов: справочник / В. С. Швыдкий, М. Г. Ладыгичев. М.:Теплоэнергетик,2002. - 640 с.

109. Шевченко, А. А. Слоистые пластики в химических аппаратах и трубопроводах / А. А. Шевченко, П. В. Власов М.: Машиностроение, 1971. - 208 с.

110. Штамм, К. Многослойные конструкции / К. Штамм, X. Витте; пер. с нем. Т. Н. Орешкиной, под ред. С. С. Кармилова. М.:Стройиздат, 1983. - 300 с.

111. Шустов, М. В. Связующие для композиционных материалов на основе эпоксидных олигомеров, модифицированных термопластами электронный ресурс.: дисс. канд. техн. Наук / М. В. Шустов. М.:РГБ, 2005. - 175 с. -http://diss.rsl.ru/diss/05/0431/050431012.pdf

112. Юрьев, А. Г. Вариационные постановки задач структурного синтеза в статике сооружений: учебное пособие / А. Г. Юрьев. М.¡Белгородский технологический институт строительных материалов, 1987. - 94 с.

113. Ястребинская, А. В. Модифицированный конструкционный стеклопластик на основе эпоксидных олигомеров для строительных изделий электронный ресурс.: А. В. Ястребинская. М.:РГБ, 2005. - 157 с. -http://diss.rsl.ru/diss/05/0307/050307028.pdf

114. ANSYS 11.0 Theory Reference. ANSYS Inc., 2006.

115. A wad, A. Behavior of frp chimneys under thermal and wind loads: thesis of Master of Engineering Science / A. S. Awad. London, Ontario: The University of Western Ontario, 1998 - 147 p.

116. Bathe, K. Finite Element Procedures / K. J. Bathe. Prentice Hall, Engle-wood Cliffs, N. J., 1996,- 1050 c.

117. Benderly D. Characterization of the shear/compression failure envelope of Rohacell foam / D. Benderly, S. Putter // Polymer Testing/ -2004. №23 - p.p. 51-57.

118. Cheng, Q. A numerical analysis approach for evaluating elastic constants of sandwich structures with various cores / Q.H. Cheng, H.P. Lee, C. Lu // Composite structures / 2006. - №74- p. p. 226-236.

119. Damatti, A. Thermal analysis of FRP chimneys using consistent laminated shell element / A. Damatti, A. Awad, B. Vickery // Thin-Walled Structures. 2000. -№37.-p.p. 57-76

120. E. Reis. Characteristics of innovative 3-D FRP sandwich panels: dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy / E. Reis- North Carolina State University:2005. 207 p.

121. Lopatin, V. A. Buckling of a sandwich composite cylindrical shell stiffened by rings under external pressure / V. A. Lopatin // Mechanics of composite materials. -1997. Vol. 33, No. 2. - p.242-250

122. Mackerle, J. Finite element linear and nonlinear, static and dynamic analysis of structural elements: a bibliography (1992-1995) / J. Mackerle. // Engineering Computations. Vol. 14 No. 4, 1997. - pp. 347-440.

123. McConnell, V. Resurgence in corrosion resistant composites / Vicky P. McConnell // Reinforced plastics. november 2005. - p.p. 20-25.

124. Mikhail, A. Non-linear and dynamic extension of consistent laminated shell element and application to FRP chimneys: thesis of Master of Engineering Science / A. E. Mikhail. London, Ontario: The University of Western Ontario, 1999 - 156 p.222

125. Moaveni, S. Finite Element Analysis Theory and Application with ANSYS / S. Moaveni. Prentice Hall: 1999.-577 p.

126. NewBerry, A. World largest FRP storage tanks / Alfred L. Newberry // Reinforced plastics. november 2005. - p.p. 26-29.

127. Plecnik, J. Design concepts for the tallest free-standing fiberglass stack / J. Plecnik, W. Whitman, T. Baker, M. Pham // Polymer Composites. 1984. -№5(3).-p.p. 186-190.

128. Roche, C. Comparing ANSYS shell elements for buckling analysis / C. J. Roche // Ansys solutions. 2005. - №3 (summer) - p.p. 17-19.

129. Sewer repair based on composite pipe // Reinforced plastics. july/august 2006. - p. 6.

130. Thornton, D. Finite element analysis of fibre-reinforced composite pipeline: thesis of Master of Engineering Science / D. J. Thornton Edmonton, Alberta: The University of Alberta, 1999.-229 p.

131. Wada, A. Method to measure shearing modulus of the foamed core for sandwich plates / Wada A., Kawasaki T., Minoda Y. and others // Composite structures. — 2003. — №60. — P. 385-390.

132. Закрытое акционерное общество1. ПОЛИМЕРСПЕЦСТРОЙ»

133. Адрес ДЛЯ паре ЛИВИИ: Ш010, г. Чвпя1инок. |\Я 12627456637. ЧвляВинокан аблаоть. соснаший район.п. Томинокий. ул. Шкальш 21ил/фвко 3014414-IM7

134. HIB 7431017067 / ïiïiï 713I1IBOI

135. Р/в 407021101000(01164111 > ОАО «ЧаллОилвасШШ»

136. Г. ЧшяВинокв БОК 017501771

137. КОР.СЧВТ 3OIOIII04O00D0D00770

138. СПРАВКА о внедрении результатов НИР

139. Дымовая труба газоочистки ДСП-80 ОАО «Металлургический завод им. Серова» высотой 65 м. Пятислойный газоотводящий ствол диаметром 5.0 м с жесткими минераловатными плитами в среднем слое. Температура эксплуатации до 120°С. Ввод в эксплуатацию 2005 г.

140. Железобетонная дымовая труба ТЭЦ ОАО «Гайский ГОК» высотой 129 м. Внутренний трехслойный газоотводящий ствол диаметром 3.0 м с жесткими минераловатными плитами в среднем слое. Температура эксплуатации до 180°С. Ввод в эксплуатацию 2006 г.

141. Дымовая башня-труба газоочистки СПЦ-2 от ДСП-125 ОАО «Амурметалл» высотой 65 м. Четыре трехслойных газоотводящих ствола диаметрами 2.8 и 3.0 м с жесткими минераловатными плитами в среднем слое. Конструкции изготовлены в 2007 г.1. Директор

142. ЗАО «Полимерспецстрой» Q(. /О.1. Юртин А. Е.