автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Теоретические основы и методы расчета специальных машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов

На правах рукописи

СЫСОЕВ ЮРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДЫ РАСЧЁТА СПЕЦИАЛЬНЫХ МАШИН ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ

05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтяной и газовой отрасли)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Тюмень, 2003 г.

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом

университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ Иванов Вадим Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васильев Геннадий Германович

доктор технических наук, профессор Малютин Николай Александрович

доктор технических наук, профессор Поляков Алексей Афанасьевич

Ведущая организация: ООО «Сургутгазпром»

Защита состоится 10 октября 2003 года в 14°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.08

при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета

Автореферат разослан 10 сентября 2003г. Учёный секретарь диссертационного совета

Пономарёва Т.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Освоение северных нефтяных и газовых месторождений Тюменской области связано с транспортировкой сотен тысяч тонн грузов различного назначения, достигающих единичной массы - 200, 300, 1000 тонн.

Внедрение комплектно-блочного метода сооружения и ремонта нефтегазовых объектов определило создание нового вида транспорта - специальных машин на воздушной подушке (СМВП) грузоподъёмностью от 20 до 1000 тонн.

Они нашли широкое применение при: сооружении промплощадок; резервуаров; перевозке оборудования насосных и компрессорных станций и суперблоков; прокладке траншей; строительстве и ремонте трубопроводов. Общая протяжённость газо- и нефтепроводов Западной Сибири составляет более 45 тыс. км, 50% которых проходит по болотам различного типа, в том числе 15% трубопроводов - по болотам третьего типа. Для трубопроводов, эксплуатирующихся длительное время, характерна большая линейная протяжённость фронта ремонтных работ, выполняемых в сложных природных условиях. Отдельные участки трубопроводов недоступны даже для высоко проходимого наземного транспорта, строительство же временных подъездных путей к ним сопряжено со значительной затратой средств, сил и времени. Применение СМВП в этих случаях эффективно и позволяет решить задачу транспортировки людей, оборудования, материалов по мелководным рекам, отмелям, болотам и суше в любую точку трассы. При движении по суше они не разрушают поверхностный слой почвы, что имеет большое значение для сохранения экологического равновесия территорий тундры и районов Крайнего Севера.

Машины на воздушной подушке довольно энергоёмки, поэтому снижение веса и стоимости несущих конструкций, повышение надёжности и долговечности является важнейшей задачей проектирования и расчёта на прочность.

Тонкостенные конструкции СМВП различной грузоподъёмности и

назначения весьма разнообразны. Они^аддгедамгонбййИАв! ные стержни,

1 библиотека

С-Петербургм-л ОЭ ТОО? ахт'- ' ] \

однородные, гофрированные пластины и пластинчато-стержневые системы. Корпуса СМВП выполняются как цельносварными, так и составными. Условия эксплуатации, режимы движения и опирания весьма разнообразны, что требует научного обоснования расчётных схем, математических моделей и методов прочностного расчёта.

Составные конструкции СМВП имеют ту отличительную особенность, что стыковые соединения отдельных элементов (стержней, пластин, тонкостенных пространственных модулей) являются упругоподатливы-ми. Их жесткости на изгиб и сдвиг отличаются от жёсткостных параметров элементов, составляющих конструкцию.

Расчёт тонкостенных конструкций СМВП с учётом податливости стыковых соединений, несмотря на определённые достижения в исследовании напряжённо-деформированного состояния (НДС) составных стержней, пластин и оболочек, представляет слабо изученную, требующую дальнейшей разработки задачу.

Таким образом, расчёт тонкостенных конструкций СМВП с абсолютно жёсткими и упругоподатливыми соединительными связями является довольно сложной проблемой. Поэтому поиск, разработка, обоснование новых расчётных методов и приёмов, внедрение их в практику создания лёгких и прочных конструкций СМВП для строительства и ремонта нефтегазовых объектов представляет актуальную задачу.

Целью диссертации является разработка теоретических основ и эффективных методов расчёта на прочность тонкостенных конструкций специальных машин на воздушной подушке для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

Основные задачи исследования.

1. Разработать эффективные аналитические и численные методы расчёта на прочность тонкостенных конструкций нового класса наземных транспортных средств - специальных машин на воздушной подушке для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

2. Разработать методику расчёта на прочность корпусов СМВП, основанную на раздельном определении напряжений от изгиба корпуса, как тон-

костенного стержня, изгиба пластин обшивки и подкрепляющих её элементов с последующим суммированием величин напряжений.

3. Разработать методику определения нормальных напряжений при изгибе корпуса с учётом возможной потери устойчивости пластинами обшивки.

4. Разработать методику расчёта сложных систем перекрёстных связей, подкрепляющих обшивку корпуса в продольном и поперечном направлениях.

5. Разработать методы расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанные на синтезе вариационного метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича в высших приближениях и методов строительной механики. Выполнить расчет пластин на действие распределенных нагрузок и сосредоточенных сил, перфорированных пластин при разнообразных граничных условиях. Исследовать сходимость метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича в задачах изгиба пластин и пластинчатых систем несущих конструкций машин на воздушной подушке.

6. Разработать методику оценки прочности корпусов СМВП в целом, с учётом взаимодействия его элементов. Провести экспериментальное исследование прочности корпуса промышленного образца специальных машин на воздушной подушке.

7. Разработать теоретические основы и метод расчёта составных конструкций СМВП. Получить аналитические выражения разрешающих функций прогибов для составных конструкций с учётом податливости упругих соединений. Выполнить анализ влияния податливости упругих соединений на напряжённо-деформированное состояние конструкций СМВП в модульном исполнении.

8. Разработать программу для расчёта тонкостенных конструкций СМВП методом конечных элементов с использованием пологих КЭ и способа двойной аппроксимации.

9. Обосновать выбор расчётной схемы тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600 в виде пластины ступенчато переменной толщины. Выполнить расчёт на прочность с использованием МКЭ. Дать анализ напряжённо-деформированного состояния корпуса и произвести оценку прочности конструкции ПТК.

10. Выполнить расчёт пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительного элемента СМВП в модульном исполнении.

11.Доказать эффективность, достоверность и высокую точность разработанных методов расчета сравнением полученных решений составных конструкций СМВП с результатами расчётов тестовых задач, являющихся предельными по отношению к рассматриваемым задачам, путём исследования сходимости решений для пластин и пластинчатых систем при удержании в исходных разложениях различного числа членов ряда, сравнением с результатами экспериментальных исследований промышленных образцов.

Объектом исследования является разработка методов расчёта на прочность тонкостенных конструкций специальных машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана концепция прочностного расчёта конструкций нового класса наземных транспортных средств - специальных машин на воздушной подушке, в основе которой лежит дифференцированный подход к назначению коэффициентов запаса прочности для штатных и внештатных режимов работы СМВП;

- разработана методика определения нормальных напряжений при изгибе корпусов СМВП с учётом возможной потери устойчивости пластинами обшивки при нестандартных случаях нагружения;

- разработан метод расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанный на синтезе вариационного метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича и метода перемещений;

- впервые разработан метод сил для расчёта перфорированных пластин в сочетании с вариационным методом В.З. Власова-Л.В. Канторовича;

- впервые разработаны теоретические основы и метод расчёта составных конструкций СМВП с учётом податливости упругих соединений;

- для реализации метода составлены дифференциальные уравнения, содержащие в правой части производные дельта-функции, и уточнена методика их интегрирования;

- получены аналитические выражения разрешающих функций прогибов для составных конструкций СМВП с учётом податливости упругих соеди-

нений, количество произвольных постоянных в которых равно порядку исходного дифференциального уравнения и не зависит от числа упругих соединений;

- впервые метод начальных параметров обобщён на расчёт составных корпусов СМВП с учётом податливости упругих соединений;

- получены новые результаты расчёта составных конструкций СМВП и выполнен анализ влияния податливости упругих соединений на НДС корпусов и пластин специальных машин на воздушной подушке;

- разработана программа для расчёта тонкостенных конструкций методом конечных элементов (МКЭ), основанном на применении пологих конечных элементов и метода двойной аппроксимации;

- впервые по разработанной программе выполнены расчёты и дан анализ НДС сложной тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса грузоподъёмностью 600 тонн, пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительных элементов СМВП в модульном исполнении.

Совокупность выполненных в диссертации исследований квалифицируется как теоретическое обобщение и решение новой крупной научно-практической проблемы, которая заключается в развитии теории и разработке эффективных методов расчёта на прочность многофункциональных конструкций, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие нефтегазовой отрасли.

Достоверность основных научных положений, результатов и выводов подтверждена сопоставлением численных результатов расчёта конкретных задач, решённых различными методами, в том числе с результатами известных авторов, совпадением результатов расчёта с использованием различных математических моделей, сравнением полученных решений составных конструкций СМВП с результатами независимо выполненных расчётов тестовых задач, являющихся предельными по отношению к рассматриваемым задачам, путём практического исследования сходимости полученных решений для пластин и пластинчатых систем при удержании в исходных разложениях различного числа членов ряда, сравнением с ре-

зультатами экспериментальных исследований промышленных образцов и многолетним опытом безаварийной эксплуатации СМВП.

Практическую ценность составляют: разработанные методы и программы расчёта конструкций СМВП; методики решения новых задач изгиба однородных, гофрированных пластин, пластинчато-стержневых систем и составных конструкций с упругоподатливыми связями; аналитические выражения для расчёта составных корпусов и пластин с упругими соединениями различного типа; выводы о влиянии податливости упругих соединений на НДС составных конструкций СМВП и предложения по оптимальному выбору жесткостей соединительных связей; оценки точности численных методов в задачах изгиба пластин; рекомендации по обеспечению прочности ряда оригинальных конструкций СМВП.

Внедрение результатов. Разработанные методы, результаты расчётов и исследований, программы для ЭВМ использованы в Западно-Сибирском филиале ВНИИнефтемаша (г.Тюмень), в СКБ «Трубопроводтрансмаш» объединения «Сибкомплектмонтаж» (г.Тюмень) при проектировании всего типового ряда из шестнадцати специальных машин на воздушной подушке различного назначения грузоподъёмностью от 20 до 400 тонн, суперблока полной заводской готовности из газопромыслового оборудования БП-1000 массой 1000 тонн, подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600 и тонкостенных пластинчато-стержневых конструкций устройств на воздушной подушке УВП-300, УВП-400, УВП-1000, предназначенных для транспортировки суперблоков массой 300, 400, 600 и 1000 тонн.

Суммарный учтённый экономический эффект составил 2090 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).

На защиту выносятся:

- концепция расчёта на прочность корпусов СМВП, основанная на раздельном определении напряжений от общего и местного изгиба элементов корпуса с последующим суммированием получаемых величин напряжений и дифференцированном назначении коэффициентов запаса прочности в зависимости от режимов эксплуатации СМВП;

- методика расчёта элементов, подкрепляющих обшивку корпуса;

- методы и алгоритмы расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанные на синтезе вариационного метода В.З. Власова-JI.B. Канторовича и методов строительной механики;

- математические модели изгиба составных пластин и корпусов СМВП в модульном исполнении с учётом податливости упругих связей;

- методика интегрирования дифференциальных уравнений с особенностями импульсного вида;

- алгоритмы и результаты расчёта реальных конструкций СМВП в модульном исполнении и составных пластин с упругоподатливыми связями;

- математическая модель тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса ГГГК-600;

- результаты расчёта и анализа НДС корпуса ПТК-600, рекомендации по обеспечению его прочности;

- математические модели и оценки НДС пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительных элементов СМВП в модульном исполнении.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований автора докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

III Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (г. Москва, 1968г.); Всесоюзной научно-практической конференции «Применение новых видов транспорта в народном хозяйстве и перспективы их развития» (г. Тюмень, 1978г.); VII межотраслевой научно-технической конференции по проблемам ускоренного развития Западно-Сибирского нефтегазового комплекса (г. Надым, 1981 г.); Всесоюзном семинаре-совещании молодых учёных и специалистов Миннефтегазстроя по проблеме «Создание и внедрение транспортных систем на новых технологических принципах» (г. Москва, 1982г.); второй Всесоюзной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири (г. Тюмень, 1989г.); Всесоюзной научно-практической конференции «Прогресс и безопасность» (г. Тюмень, 1990г.); межгосударственной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки»* (г. Тюмень, 1993г.); международной научно-технической конференции «Нефть и газ

Западной Сибири» (г. Тюмень, 1996г.); Всероссийской научно-практической конференции «Тюменская нефть - вчера и сегодня» (г. Тюмень, 1997г.); на НТС ОАО «ЗапСибгазпром» (г. Тюмень, 1998г.); международной научно-практической конференции «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (г. Тюмень, 1999г.); на Научно-техническом Совете ОАО «Стройтрансгаз» (г. Небуг, 2000 г.; г. Екатеринбург, 2001 г.); международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (г. Тюмень, 2001г.); на научных семинарах кафедры строительной механики Тюменской государственной архитектурно-строительной академии (2003г.); кафедры теоретической и прикладной механики Тюменского государственного нефтегазового университета (1996 - 2003 г.г.); кафедры строительной механики Уральского государственного технического университета (2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 2 монографии.

Объём и структура работы. Работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы и девяти приложений. Диссертация содержит 285 страниц машинописного текста, включая 106 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 201 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении доказана целесообразность и эффективность применения специальных машин на воздушной подушке грузоподъёмностью 20 -1000 тонн при строительстве и ремонте нефтегазовых объектов. На основе анализа разнообразных тонкостенных конструкций СМВП, условий их эксплуатации обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, её научная новизна и практическая ценность. Кратко излагаются основные научные положения, выносимые на защиту, и содержание по главам.

В первой главе даны краткий анализ и классификация конструкций СМВП различной грузоподъёмности и навесных устройств для транспортировки и монтажа суперблоков массой до 1000 тонн. Выполненный ана-

лиз конструкций корпусов, расширителей, соотношений их габаритных размеров, условий опирания в процессе эксплуатации позволил обосновать для них расчётные схемы в виде тонкостенных стержней, пластин постоянной и переменной жёсткости, конструктивно ортотропных пластин и выбрать соответствующие математические модели в форме дифференциальных уравнений.

Выполнен обзор методов расчёта на прочность тонкостенных корпусных конструкций, применяемых в различных областях техники. Сформулирована концепция расчёта на прочность корпусов СМВП, основанная на раздельном определении Напряжений от изгиба корпуса, как тонкостенного стержня, изгиба пластин обшивки и подкрепляющих её элементов с последующим суммированием величин напряжений.

Тонкостенный стержень рассматривался в виде расчётной модели пространственных систем в судостроении, авиа- и автостроении. На основе этой модели разработаны эффективные прикладные методы расчёта конструкций корпусов судов, фюзеляжей и крыльев самолётов, автомобильных кузовов. Большой вклад в развитие этих методов внесли В.Н. Беляев, В.З. Власов, С.Н. Кан, П.Ф. Папкович, A.A. Уманский и др.

Тем не менее, применение в качестве расчётной модели тонкостенного стержня и методов, разработанных на её основе, для расчёта конструкций СМВП имеет свои особенности, обусловленные, в частности, неоднозначностью условий опирания корпуса при отказе воздушной подушки.

Определение усилий и напряжений от местного изгиба стержней, подкрепляющих обшивку тонкостенных конструкций и образующих плоские или пространственные многократно статически неопределимые системы перекрёстных связей, представляет сложную задачу и её решению посвящены работы Д.Б. Гельфгата, Н.В. Маттес, A.A. Курдюмова, П.Ф. Папковича, В.А. Постнова, Ю.А. Шиманского и др.

Исследования, связанные с выбором, обоснованием, оценкой точности методов расчёта стержней, подкрепляющих обшивку, с учётом конструктивных особенностей корпусов СМВП, являются важной практической задачей.

В практике расчёта пластин наиболее широко применяются методы двойных и одинарных тригонометрических рядов, методы конечных разностей и конечных элементов, метод коллокаций и вариационные методы.

Метод одинарных тригонометрических рядов (метод М.Леви) использован для расчёта пластин в трудах И.Г. Бубнова, В.Г. Галёркина, П.Ф. Папковича, С.П. Тимошенко, А.С. Калманка. В работах А.В. Александрова, Б.Е. Улицкого в результате применения методов строительной механики метод М. Леви распространён на расчёт плитно-балочных систем, два противоположных края которых шарнирно оперты.

Метод конечных разностей применительно к задачам изгиба пластин разработан в трудах Г. Маркуса, Д.В. Вайнберга, П.М. Варвака, В.В. Васильева, Н.П. Абовского, В.И. Климанова и др.

Теория, практика применения МКЭ изложена в работах Дж. Аргироса, Н.Г. Бандурина, В.П. Болдычева, О. Зенкевича, М.Д. Олсона, В.А. Постнова, Л.А. Розина, И .Я. Хархурима, П.О. Аралдзена, Ф.К. Богнера, Д. Сегер-линда, Г.А. Фондера и др. Наиболее удачно МКЭ реализован в программе DAST, разработанной американской фирмой «Das Consulting, 1пс».Метод конечных элементов постоянно развивается. Наряду с плоскими конечными элементами (КЭ) применяются криволинейные КЭ.

Анализ литературных источников позволил сделать вывод, что вариант метода конечных элементов, основанный на применении пологих КЭ и способа двойной аппроксимации является перспективным для разработки программы расчёта тонкостенных конструкций СМВП.

Метод коллокаций для расчёта пластин использован в работах М.С. Корнишина, А.А. Логвинской, В.В. Рогалевича и ряда других авторов.

Применение вариационных методов Ритца-Тимошенко и Бубнова-Галёркина к задачам прочности пластин представлено работами М.С. Корнишина, Л.С. Лейбензона, С.Г. Михлина, П.Ф. Папковича, Д. Грбика, М. Боннета, А. Франжи и др.

Вариационный метод В.З. Власова-Л.В. Канторовича позволил обойти ограничения, связанные с краевыми условиями, свойственные методам Навье и М.Леви. Метод получил дальнейшее развитие в работах

Б.П. Вольфсона, В.И. Климанова, А.Н. Косухина, В.И. Кучерюка, И.Е. Милейковского, И.Ф. Образцова, A.M. Черняка и др.

В работах А.Н. Косухина для построения достаточно общих решений задач изгиба пластин впервые применён метод перемещений, что позволило распространить полученные результаты на расчёт тонкостенных пространственных систем.

Таким образом, вариационный метод В.З. Власова-JI.B. Канторовича в сочетании с методами строительной механики является наиболее эффективным расчётным методом, но его реализация в задачах изгиба пластин корпусов СМВП требовала дальнейших исследований в связи с многообразием конструктивных особенностей пластин (наличие отверстий, подкреплений, сложных граничных условий) и действующих нагрузок.

Разработке методов расчёта составных конструкций, в которых упругие связи соединяют концы стержней, края пластин, оболочек и граней складок, посвящено ограниченное число работ. Решения отдельных задач получены в работах Е.А. Бейлина, О.Ю. Беловой, Б.П. Вольфсона, P.E. Гейзена, В.М. Королёва, В.А. Лазаряна и далеко не исчерпывают проблему расчёта составных конструкций.

Проблема расчёта СМВП в модульном исполнении и составных пластин с упругоподатливыми связями различного типа являлась слабо изученной и требовала дальнейших исследований и разработки.

Исходя из выводов, вытекающих из обзора и анализа научно-технической литературы, сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе выполнено исследование изгиба и кручения корпусов специальных машин на воздушной подушке, рассматриваемых как » тонкостенные стержни замкнутого профиля. Проанализированы разнооб-

разные варианты нагружения и опирания корпуса, характерные для всех типов СМВП. Показано, что внутренние усилия, в частности изгибающие v моменты, при внезапном отказе воздушной подушки (ВП) в процессе дви-

жения и неблагоприятном опирании корпуса на поверхность земли в 2,0 -2,8 раза больше, чем при штатном режиме эксплуатации - 'движении на ВП.

Предложен дифференцированный подход к назначению коэффициентов запаса прочности в зависимости от условий опирания корпуса. Основным расчётным вариантом принят режим движения СМВП на воздушной подушке, коэффициент запаса прочности равен кт=1,67. При отказе воздушной подушки и самом неблагоприятном (но мало вероятном) опирании корпуса достаточно выполнения условия кт > 1,1.

Разработана методика определения нормальных напряжений при изгибе тонкостенных корпусов СМВП на основе гипотезы плоских сечений.

Величина нормальных напряжений при изгибе корпуса в значительной мере зависит от участия сжатых пластин обшивки в восприятии изгибающего момента, так как на её долю приходится 55 - 79% площади поперечного сечения.

Степень участия пластин обшивки, теряющих устойчивость, в восприятии нормальных напряжений от изгиба корпуса, установлена путём введения понятий редукционного коэффициента и приведённой ширины пластины.

Редукционный коэффициент, равный отношению приведённой ширины пластины, то есть той её части, в которой нормальные напряжения равны напряжениям в подкрепляющих её стержнях, к полной ширине пластины, выражен через критические напряжения в пластине и напряжения в подкрепляющих стержнях.

Задача определения нормальных напряжений при изгибе корпуса решается методом последовательных приближений, так как величина редукционного коэффициента и приведённая ширина обшивки определяются в ходе расчёта.

Достоверность разработанной методики определения нормальных напряжений при изгибе корпуса подтверждена результатами натурных испытаний платформы ПВП-40.1 грузоподъёмностью 40 тонн.

Разработана методика определения касательных напряжений при изгибе и кручении корпуса. Получена функциональная зависимость максимальных касательных напряжений от соотношения площадей обшивки и подкрепляющих её стержней (стрингеров).

Исследовано влияние неравномерного распределения площади стрингеров между полками корпуса на величину напряжений и вес корпуса. Показано, что различное подкрепление стрингерами верхней и нижней полок корпуса СМВП можно обосновать только необходимостью обеспечения местной прочности верхней полки, поскольку именно на ней располагается перевозимый груз.

По разработанной методике выполнено исследование изгиба и круче-| ния корпуса платформы ПВП-60 грузоподъёмностью 60 т.

Третья глава посвящена исследованию НДС элементов, подкрепляющих обшивку корпуса. Задача расчёта стрингеров и шпангоутных рам (элементов, подкрепляющих обшивку в поперечном направлении корпуса) с учётом их совместной работы как пространственной стержневой системы является многократно статически неопределимой. Степень статической неопределимости равна 400-500 раз для корпусов СМВП различного назначения и грузоподъёмности. Однако, в результате анализа соотношений размеров, жёсткостей стрингеров и шпангоутных рам, выполненного по методике В.В. Давыдова, Н.В. Маттес, И.Н. Сиверцева для корпусов всех конструкций СМВП, доказано, что их расчёт можно выполнять раздельно. Данная возможность существенно снижает трудоёмкость расчёта и ч позволяет выполнить расчёт стрингеров корпусов СМВП с помощью теоремы о трёх моментах, шпангоутных рам - методом сил.

Характер взаимодействия упругих связей с пластинчатыми элементами корпуса учтён путём введения в состав профиля подкрепляющего ребра части обшивки - присоединённого пояска. Ширина присоединённого пояска принята в соответствии с рекомендациями П.Ф. Папковича.

По разработанной методике выполнен расчёт и анализ НДС статиче-, ски неопределимых стрингеров и шпангоутных рам для конкретных кон-

струкций СМВП.

В четвёртой главе разработаны методы расчёта пластин и пластин-к чатых систем корпусов СМВП, основанные на синтезе вариационного ме-

тода В.З. Власова - Л.В. Канторовича и методов строительной механики.

В соответствии с методом В.З. Власова - Л.В. Канторовича упругая поверхность пластины в безразмерных координатах £ = хН, г) = у11, у = Ы1 представляется в виде ряда

= (1) I

где Ь, I - размеры пластины в плане, (£) - фундаментальные балочные функции.

Выбор балочных функций в качестве координатных позволяет выполнить расчёт пластин при различных граничных условиях.

Неизвестные функции (т}) определяются в результате решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений

+ = (7 = 0,1,2,...,«). (2) /=0 аЛи

Постоянные коэффициенты, входящие в уравнение (2), вычисляются по известным формулам.

Общее решение системы неоднородных дифференциальных уравнений (2) получено в виде суммы:

С3)

где \у* - частное решение, зависящее от внешней нагрузки; wl - общее решение системы однородных дифференциальных уравнений

(»7) + *>у07) = О, (у = 0,1,2,...,«) . (4)

1=0

Решение системы однородных дифференциальных уравнений (4) впервые построено с использованием функций влияния краевых усилий и перемещений. Разработана методика вычисления функций влияния.

С этой целью изучено напряжённо-деформированное состояние изолированной пластины, на трёх краях которой выполняются те или иные однородные граничные условия, а на четвёртом заданы следующие типы воздействий: единичное обобщённое перемещение (линейное либо угловое) или единичное обобщённое усилие (изгибающий момент либо поперечная сила). Функции, определяющие напряжённое и деформированное

состояния нагруженной таким образом пластины, названы функциями влияния краевых усилий и перемещений.

Построение функций влияния краевых усилий и перемещений связано с интегрированием системы однородных уравнений (4), что при удержании в (1) значительного числа членов является довольно сложной задачей. Поэтому особое внимание уделено выбору эффективного метода интегрирования этой системы уравнений.

Разработана методика численного интегрирования системы дифференциальных уравнений (4) путём сведения краевой задачи к серии задач Коши и использования метода Рунге-Кутга. При реализации методики возник вопрос о точности получаемых решений.

Построены формулы для оценки погрешности численного решения, разработаны рекомендации по выбору направления аппроксимации прогибов балочными функциями и установлена область применения численного метода. Для обеспечения высокой точности численного решения необходимо, чтобы направление аппроксимации прогибов пластины балочными функциями совпадало с длинной стороной пластины. В этом случае интервал интегрирования системы (4) находится в пределах 0<г]<\ и точность численного решения вполне достаточна для практических расчётов.

При расчёте сложных пластинчатых систем корпусов СМВП и необходимости построить функции влияния краевых воздействий для пластин с отношением сторон у > 1 интегрирование системы уравнений (4) выполнено аналитическим методом, в частности, символическим методом В.И. Смирнова.

Согласно этому методу задача построения общего интеграла однородных уравнений (4) сводится к нахождению функции

Ъ (5)

к

где Рус (//) - полином с произвольными коэффициентами; ^ - корни характеристического уравнения степени 4п\ п - число членов, удерживаемых в разложении (1).

Корни характеристического уравнения вычислены методом Ньютона на ЭВМ по стандартной программе.

Формула (5) позволяет аналитическим способом вычислить функции влияния краевых усилий и перемещений. Постоянные интегрирования, входящие в общий интеграл (5), должны удовлетворять при этом соответствующему единичному краевому воздействию и 4пЛ граничным условиям на краях г/ = 0 и т/ = у пластины.

На основе методики разработана программа, позволяющая вычислить функции влияния для разнообразных вариантов закрепления краёв и отношений сторон пластины при удержании в исходном разложении (1) од-ного-трёх членов. Программа предусматривает также определение перемещений, внутренних усилий и напряжений в произвольных точках одно-пролётных пластин постоянной толщины, загруженных поперечной нагрузкой, изменяющейся непрерывно в интервале 0 < т] < у.

Выполнен расчёт пластин корпусов СМВП с использованием функций влияния краевых усилий и перемещений. Для оценки точности расчёта проведено исследование сходимости полученных решений. Показано, что при удержании в разложении (1) трёх членов максимальный прогиб отличается на 1,1%, максимальный изгибающий момент - на 6,8 % от значений, соответствующих удержанию бесконечно большого числа членов ряда. Степень точности таких решений вполне достаточна для целей практики и, следовательно, при расчёте в исходном разложении (1) можно ограничиться удержанием трёх членов. Достоинством предложенного метода расчёта пластин является также его сравнительно низкая трудоёмкость.

Расчёт пластинчатых систем конструкций СМВП впервые выполнен методом перемещений. Рассмотрены пластины и пластинчатые системы, имеющие ряд особенностей в направлении одной из осей: прерывно изменяющуюся нагрузку, сосредоточенные воздействия, промежуточные жёсткие опоры, ступенчатое изменение цилиндрической жёсткости. В направлении другой оси перечисленные особенности отсутствуют.

В соответствии с методом перемещений по границам характерных особенностей пластинчатой системы вводятся дополнительные связи, исключающие возможные линейные и угловые перемещения. Система расчленяется на однопролётные пластины, расчёт которых на действие внешней нагрузки выполняется по изложенному выше методу.

Линейные и угловые перемещения сечений, в которых введены дополнительные связи, представляются в виде рядов по балочным функциям. Для определения неизвестных коэффициентов этих рядов на основании принципа возможных перемещений Лахранжа-Эйлера получена система канонических уравнений метода перемещений. Форма записи выражений для определения коэффициентов канонических уравнений позволяет выполнить расчёт пластинчатой системы при произвольном количестве её элементов. Все величины, необходимые для вычисления коэффициентов канонических уравнений, определяются с использованием функций влияния краевых перемещений. Программа вычисления функций влияния позволяет также автоматически сформировать систему канонических уравнений, произвести её решение и последующий расчёт пластинчатой системы методом наложения.

В качестве примеров выполнены расчёты пластин корпуса платформы на воздушной подушке ПВП-80 грузоподъёмностью 80 т на действие нагрузки, распределённой на части поверхности, и на действие сосредоточенной силы. В исходном разложении (1) удержаны три члена.

Впервые для расчёта жёстко защемлённых по контуру прямоугольных перфорированных пластин разработан метод сил в сочетании с вариационным методом В.З. Власова-Л.В. Канторовича.

Основную систему метода сил выбираем в виде восьми изолированных пластин, проводя разрезы вдоль линий их сопряжения.

Искомые обобщенные моменты и поперечные силы, действующие в разрезах и заменяющие действие устранённых связей, представлены в виде рядов по балочным функциям. Для определения неизвестных коэффициентов этих рядов исходя из условий совместности деформаций получена система канонических уравнений. Формулы для вычисления коэффициентов этих уравнений содержат значения функций влияния краевых усилий и специальные коэффициенты переноса обобщённого прогиба и угла поворота. В работе приводятся таблицы коэффициентов переноса обобщённого прогиба и обобщённого угла поворота для пластины, два смежных края которой жёстко защемлены, а два других свободны.

Получены формулы для вычисления обобщённого прогиба пластин основной системы с учётом внешних нагрузок и усилий, действующих в проведённых разрезах. Расчёт пластин с отверстием методом сил выполняется с использованием программы вычисления функций влияния.

Выполнено исследование напряжённо-деформированного состояния квадратной жёстко защемлённой по контуру пластины с центральным квадратным отверстием на действие равномерно распределённой нагрузки. Расчёт пластины при удержании в исходном разложении (1) трёх членов сводится к решению системы шести алгебраических уравнений метода сил и последующему вычислению перемещений, внутренних усилий и напряжений по известным формулам строительной механики и теории пластин.

В пятой главе разработана методика оценки прочности корпусов СМВП в целом, с учётом взаимодействия его элементов.

Методика основана на раздельном определении нормальных напряжений от изгиба корпуса как тонкостенного стержня, изгиба стрингеров, шпангоутов и пластин обшивки с последующим их суммированием.

Материал корпуса находится в условиях плоского напряжённого состояния. Для оценки прочности используется энергетическая теория.

Полные нормальные напряжения равны - в поперечных сечениях корпуса сумме нормальных напряжений от изгиба корпуса, изгиба стрингеров и пластин обшивки; в продольных сечениях - сумме нормальных напряжений от изгиба шпангоутов и пластин обшивки. Касательные напряжения в обшивке определяются с учётом изгиба и кручения корпуса.

В качестве примера приведены результаты исследования НДС корпуса платформы ПВП20Д1М грузоподъёмностью 25 т.

В характерных точках опасных сечений корпуса вычислены нормальные напряжения от общего изгиба корпуса, изгиба стрингеров, шпангоутов, пластин обшивки и эквивалентные напряжения.

Наибольшие эквивалентные напряжения в элементах корпуса при действующей воздушной подушке равны 144МПа, что на 4% меньше допускаемых напряжений.

При отказе воздушной подушки и самом неблагоприятном случае опирания корпуса на грунт наибольшие эквивалентные напряжения равны

189 МПа. Коэффициент запаса прочности составляет 1,32, что на 20 % больше принятого для подобных случаев значения равного кт= 1,1.

Для оценки точности результатов, полученных теоретическим путём, проведено экспериментальное исследование напряжённого состояния корпуса промышленного образца платформы ПВП20Д1М. Расположение опор корпуса, величина, размещение внешней нагрузки имитировало самый неблагоприятный расчётный случай.

Деформации измерялись в двадцати точках корпуса проволочными константановымитензорезисторами.

Выполненное сопоставление расчётных и опытных значений напряжений показало, что во всех случаях результаты расчёта хорошо согласуются с опытом. Расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями напряжений составили: в свободных поясках стрингеров и шпангоутных рам - 8-15% , в пластинах обшивки - 11-24%. Экспериментальные значения напряжений в точках обшивки, расположенных на продольной оси корпуса, меньше расчётных, а в точках соединения пластин полок и стенок корпуса - больше расчётных напряжений. Данное обстоятельство объясняется тем, что при разработке расчётных методов предполагалось равномерное распределение нормальных напряжений по ширине корпуса при его общем изгибе, что для широкополых балок не выполняется.

Таким образом, разработанные методы расчёта, основанные на раздельном определении нормальных напряжений от изгиба корпуса как тонкостенного стержня, изгиба стрингеров, шпангоутов и пластин обшивки с последующим суммированием полученных величин напряжений, обладают достаточной для целей практики точностью, наглядностью расчётных схем и математических моделей, сравнительно малой трудоёмкостью, легко реализуются на ЭВМ, что и подтверждает целесообразность их применения в расчётах СМВП.

В шестой главе разработаны теоретические основы и методы расчёта составных конструкций СМВП, отдельные элементы которых соединены упругоподатливыми связями изгиба и сдвига.

Получены разрешающие дифференциальные уравнения, содержащие в правой части параметры упругого соединения и производные дельта-функции.

Уточнена методика В.В. Новицкого интегрирования дифференциальных уравнений с особенностями импульсного вида, что позволило получить аналитические решения для составных корпусов и пластин с упруго-податливыми связями.

Уравнение прогибов корпуса с учетом внешней нагрузки и конечного числа упругих соединений, расположенных на расстоянии х,- от начала координат, представлено в виде:

Ж) = /(*)+ £АтУт(х)+ ¿ЛЛ1(х-х,.) , (6)

171=1 1=1 1=1

где к - количество упругих соединений; Лв,, Ау,- - соответственно взаимные угловое и поперечное смещения сечений корпуса, примыкающих к г-му соединению, равные

де,- = <хм£/(у *"(*,.)++V,)). 4у,-=-«££/(/"(*,-)+Л4)); (?)

ам,ад- податливость упругого соединения соответственно при изгибе и сдвиге; Е - модуль упругости; 3 — момент инерции поперечного сечения корпуса; ут{х) - функции, образующие общее решение однородного дифференциального уравнения изогнутой оси стержня и равные ^1=1 ; У2=х ; Уз =х2¡2 ; =х3/б ; - частное решение, завися-

щее от вида внешней нагрузки; Ат — произвольные постоянные интегрирования, определяемые из условий закрепления опорных сечений корпуса; единичная функция Хевисайда.

Уравнение (6) впервые представлено также в форме метода начальных параметров.

Выполнен расчёт корпуса платформы на воздушной подушке ПВП-40 грузоподъёмностью 40 т в модульном исполнении. Корпус состоит из семи модулей, соединенных между собой болтами. Каждый из модулей представляет собой призматическую оболочку, подкрепленную продольными и поперечными ребрами жесткости.

Болтовое соединение обладает конечной податливостью при изгибе

\ам =1,67-10~6 и сдвиге \а0= 1,78 • 10~6 —). Значения аи,а0

V кНм) V кН)

рекомендованы конструкторами СКБ " Трубопроводтрансмаш " и получены экспериментальным путем.

Установлено, что, прогиб среднего сечения составного корпуса с уп-ругоподатливьми соединениями модулей в 2,21 раза превышает прогиб цельносварного корпуса. Поэтому учёт податливости стыков при оценке жёсткости составных корпусов является необходимым. Следует отметить, что определяющее значение при этом имеет податливость связей, упруго сопротивляющихся действию изгибающих моментов (ам). В данном случае прогиб корпуса, обусловленный податливостью связей изгиба ам и сдвига ав составляет соответственно 55% и 0,2% полного прогиба и, следовательно, податливостью на сдвиг упругих соединений в расчётах составных корпусов СМВП, как правило, можно пренебречь.

Разработан метод расчёта составных пластин, у которых края £ = 0, £ = 1 шарнирно оперты, два другие края - закреплены произвольно. Решение дифференциального уравнения изогнутой поверхности пластины получено методом М. Леви. Прогибы пластины представлены в форме одинарного тригонометрического ряда

00

™ = (8) Л=1

Неизвестные функции wл(/7) для каждого п определяются в результате решения обыкновенного дифференциального уравнения

wГ2{пяу)2 КЬЫпягУ w(9)

где дп - коэффициенты разложения внешней нагрузки в ряд по синусам; £ = х/1,т} = у/1, у = Ы1 - безразмерные координаты; Ь,1 - размеры пластины; £> - цилиндрическая жёсткость пластины.

Общее решение уравнения (9) для сплошных пластин представлено в виде суммы

= + (Ю)

т

где (/7) - частное решение, зависящее от вида внешней нагрузки;

Фт (77) - функции, вычисляемые по формулам

<£>1 = зЪпжут] ,Ф2 = сЪпкут] = пяутрЗлгшут] ,Ф4 = ппущ\\п7гут]\(\\)

Ат - произвольные постоянные, определяемые из граничных условий на

краях /7 = 0, ?7 = 1 пластины.

Дифференциальные уравнения для составных пластин получены с учётом податливости упругих соединений различного типа. В частности, для пластин с упругими шарнирами (стыковыми соединениями, упруго сопротивляющимися изгибу) уравнение имеет вид

(»7)-2(ляг)2<(|7) + (|«г)4*„(!/) = ^(17-7,) , (12)

где Кг=аМ[^п{т)-*{пжг)1™п{Т11)) , (13)

аи - податливость упругого шарнира; - вторая производная

дельта-функции; и - коэффициент Пуассона.

Интегрирование данного уравнения выполнено по разработанной автором методике.

Окончательная формула для вычисления XV „(77) с учётом конечного числа упругих шарниров и внешней нагрузки записывается следующим образом:

4 к

(?)=<(77) + X Ат Фт (?)+ £ 1(«7•-ъУ■ ЪЩ Фв{ч-т). (14) »1=1 1=0

где к - количество упругих шарниров; Д0,- взаимное угловое смещение сечений пластин, примыкающих к г -му упругому шарниру, определяемое по формуле

ЬАв, =ам

4 ы

w; (%)+ I Ат Ф"т{тц)+ IЬАв; Фо(п,-т1у)У

т=1 7=0

4 1-1

-у{"^г)2\<(т) + 11Ат (15)

т=1 7=0 ;

Фв(ч-т)=—1(16)

пжу

Ат - произвольные постоянные интегрирования, определяемые из граничных условий на краях пластины.

Полученное решение (14) позволяет определить усилия и перемещения в составной пластине при наличии упругих шарниров.

Эффективность и достоверность разработанного метода доказана на примере расчёта составной пластины с упругим шарниром корпуса платформы ПВП-40 на действие равномерно распределённой нагрузки.

Проведено исследование практической сходимости путём сопоставления решений при удержании в исходном разложении различного числа членов ряда. Для достижения практически точных результатов достаточно в исходном разложении удерживать 3-4 члена.

Для расчёта сплошной пластины податливость упругого шарнира следует принять равной нулю (ам= 0). При этом последнее слагаемое в формуле (14) обращается в нуль и она даёт точное решение уравнения (9) для сплошной пластины.

Исследовано влияние податливости упругих связей поперечного сдвига стыковых соединений на НДС составных пластин корпусов СМВП. При переходе через г -ый стык сечения пластины, примыкающие к нему, получат взаимное смещение, пропорциональное поперечной силе. На основании этого соотношения получено дифференциальное уравнение типа (12), правая часть которого имеет вид Щ -5т(т/ - 7,-),

где = (^-(я^)2*^,)) , ад=ав^; (17)

ад - податливость связей поперечного сдвига г -го соединения.

Получена формула для разрешающей функции \у„ (77) с учётом внешней нагрузки и конечного числа упругих соединений.

Выполнен расчёт составной пластины корпуса платформы ПВП20Д1М для трёх значений податливости упругого соединения при

сдвиге ад =0;1/12;оо при удержании в исходном разложении пяти членов ряда.

Для расчёта сплошной пластины в разрешающей формуле прогибов достаточно принять податливость упругого соединения равной нулю (äg = 0). Решения для составной пластины с идеально податливым на сдвиг соединением (5q = ») получены путём предельного перехода.

Анализ полученных результатов показал, что учёт реальной податливости на сдвиг (ccq = 1/12) привёл к уменьшению прогибов в 1,73 раза, углов поворота, изгибающих моментов, поперечных сил в 1,57; 1,34; 1,15 раза соответственно по сравнению с идеально податливым на сдвиг соединением. Таким образом, доказана необходимость учёта упругой податливости связей поперечного сдвига при оценке напряжённо-деформированного состояния пластин.

Разработана методика расчёта составных пластин с упругоподатли-выми связями общего вида, так как реальные конструкции стыковых устройств обладают податливостью как при сдвиге, так и при изгибе.

Формула для определения w„(t]) с учётом конечного числа упругих соединений и внешней нагрузки получена на основе принципа суперпозиции.

Выполнен расчёт составной пластины платформы ПВП-80 грузоподъёмностью 80 т, стыковое устройство которой имеет податливость при

сдвиге an =0,0233 °М (ßn-1/12) и изгибе ам= 6,008—^^— и Н/см Нсм/см

{ам =1,238), на действие равномерно распределённой нагрузки. Решения получены при удержании в исходном разложении пяти членов ряда.

Результаты расчёта позволили установить, что влияние податливости упругого соединения на величину перемещений и усилий весьма существенно: максимальный прогиб увеличился в 4,05 раза, угол поворота -в 2,7, изгибающий момент - в 1,63 и поперечная сила в 1,15 раза по сравнению с соответствующей сплошной пластиной. Для расчёта сплошной пластины податливость упругого соединения следует принять равной нулю (äM=äQ = 0).

Разработана методика расчёта и получено аналитическое решение для разрешающей функции прогибов составных пластин с упругими шарнирами, подвергающихся одновременному действию поперечных на1рузок и усилий, приложенных в срединной поверхности. Приведены результаты расчёта составной пластины корпуса платформы на воздушной подушке ПВП-60 грузоподъёмностью 60 т. Доказана необходимость учёта податливости упругих шарниров при оценке напряжённо-деформированного состояния составных пластин при сложном изгибе.

Показана эффективность разработанной методики, заключающаяся в том, что полученные аналитические выражения разрешающих функций содержат независимо от числа упругих соединений четыре постоянных интегрирования, определяемых из граничных условий на продольных краях пластины.

В седьмой главе выполнены исследования НДС тонкостенных конструкций СМВП с использованием метода конечных элементов.

Разработана программа для реализации на ЭВМ варианта метода конечных элементов, основанного на применении пологих конечных элементов и способа двойной аппроксимации. Программа внедрена в проектную практику СКБ «Трубопроводтрансмаш» и использована для расчета тонкостенных конструкций подъемно-транспортного комплекса ПТК-600, расширителей, элементов стыковых устройств корпусов СМВП в модульном исполнении.

Корпус подъёмно-транспортного комплекса на воздушной подушке ПТК-600 грузоподъёмностью 600 т, используемого для подъёма из воды суперблоков и транспортирования по суше, состоит из двух П - образных звеньев, которые соединяются между собой с помощью быстро съёмных стыковых устройств (рис. 1).

Стыковые устройства обладают конечной жесткостью на изгиб, то есть представляют собой упругие шарниры.

Прочность корпуса обеспечивает система продольно-поперечного набора, выполненного из равнобоких уголков и балок таврового сечения.

Выполнен анализ различных расчётных схем и математических моделей корпуса. Показано, что наиболее эффективной является расчётная

схема в виде пластаны ступенчато переменной толщины с центральным прямоугольным отверстием при шарнирном опирании по внутреннему контуру и свободными наружными краями.

Рис. 1. Подъемно-транспортный комплекс ПТК-600 с суперблоком (а); поперечное сечение корпуса (б)

Разработана методика определения ступенчато переменной толщины пластины. Поперечное сечение корпуса разделено на восемь равных частей шириной а (рис. 16). Каждой части корпуса в расчётной схеме соответствует ступень пластины определённой толщины.

Схема разбиения пластины на конечные элементы показана на рис. 2. Расчёт выполнен по разработанной программе. Определены прогибы и углы поворота в 216 узлах и погонные усилия в

центрах 184 элементов (см. рис. 2) при различных значениях податливости упругих шарниров ам. Реальному стыковому устройству, соединяющему отдельные части корпуса, соответствует значение коэффициента

ам =3,55-Ю-4—Paà (ам=2,01). Это значение рекомендовано кН • м/м

Упругое соединение

1 см

о

>5 ®

(б *" & у

л '

X. §

ю

г

о

Я

о> о см

и?

ю со см см.

со о> О) о чг N СО п ¡О 8 2 3 ' о /

см о> 00 о со N й о ю см (О со г- со со 'о, / г / / о>

О) го СУ см со со N 5 см 3

о о 1 см 1А со 00 о о со / ' о

СП со ю о о см со о» ю о г- о оо ! ^ г / Г"

го со о о> со со со ЧГ со ю аз (О О) г- / /

г-со со о ф й 1Г> ю со со со г» > ( со

со со см о со ? со ю со к ю > шарнирное опи|

1П со о со 8 •»г Л <л со ш со г«- I/- / ю

ч- со § »Л 8 сч см чг и) со Щ г- '////*■// г / /

со со о> О) § ю £ см со ¡5 и> Г-- Г*-

см 00 со о> п см ш ЧГ (О ю со ¡8 Ё 8 г о г-

со о> <4 о> со со Ю г- (О 8 0> ю о со со см со г

о 00 со о> - 8 г». со о> ^ о ю «о см и> со «о ч ю ю ю

о> т О) О й СО со О) со о ^ ■чг см м- со ч 3 ю чГ со ч-

со г- чГ о> 8 к СЧ со см О) гч о <о со см со со со V со V) со СО со

гг- ^г Ю ч— со г- т- 00 0> о см т— 04 N см со см я ш см

- см (П ю СО г». со о> о см со

СЧ ^ Ю <© СО

Свободный край

т

В/2

5 5

3 | |§

Я О

I со с б

Рис. 2. Схема разбиения пластины на конечные элементы

конструкторами СКБ "Трубопроводтрансмаш" (г. Тюмень) и получено экспериментальным путем. Графики, показывающие зависимости проги-

бов и погонных изгибающих моментов Му от податливости упругих шарниров, приведены на рис.3.

3,85 4,25 4,30 4,35

\Л(см

- 6)

г'

ч

1 - прогибы узла 208,

2 - прогибы узла 181

0 12 3 5

10 30 50

10

00 а

✓ •-V

(

)

/

Му,кНм/м

1 - погонные изгибающие моменты в точке Я,

2 - погонные изгибающие моменты в точке N

Рис. 3. Зависимость прогибов и изгибающих моментов от податливости

упругих шарниров

Анализ полученных результатов показал, что влияние податливости упругих шарниров на величину прогибов и усилий носит локальный характер и полностью затухает на участке, длина которого составляет 1/6 часть длины корпуса (кривые 2 на рис.3). Наибольшие изменения в усилиях и перемещениях имеют место непосредственно в сечении АВ (см. рис. 2). При изменении податливости упругих шарниров от да (идеально шарнирное соединение) до нуля (цельносварной корпус) максимальный прогиб (узел 208) уменьшается на 2,4%, а погонный изгибающий момент Му в точке Р (рис. 2) возрастает от нуля до 50,31 кН-м/м и составляет 23,0% максимального изгибающего момента Му, действующего в центре

,-4 рад

элемента 71. При ам = 3,55-10"

соответствующему реальному

кН • м/м'

стыковому устройству, погонный изгибающий момент Му в точке И равен 10,71 кН • м/м и составляет 4,9 % максимального момента. Значения максимальных изгибающих и крутящих моментов при этом остаются постоянными.

Таким образом, результаты расчёта доказывают целесообразность изготовления корпуса ПТК как составной конструкции с идеальным шарнирным соединением, что диктуется также условиями монтажа системы: ПТК-600 - суперблок.

Достоверность разработанной методики доказана на примере расчёта одного из звеньев корпуса при опирании на четыре опоры. В этом случае поведение корпуса ПТК под действием собственного веса близко к поведению стержневой системы. Расхождения в величинах прогибов и изгибающих моментов, полученных при расчёте корпуса как пластины ступенчато переменной толщины по МКЭ и как стержневой системы составляют соответственно 3,54% и 4,69%.

Таким образом, разработанная методика расчёта корпуса ПТК позволяет получить решения с высокой точностью и выявить при этом зоны концентрации напряжений (элемент 71, см. рис. 2). Для иллюстрации этого явления на рис. 4 приведена эпюра изгибающих моментов Му для сечения, проходящего через центры элементов 8 - 20...- 71 ...-184 (см. рис. 2).

218,50

Элемент 8

М7

2,58

0,58 Элемент

■"9 184

2,74

Рис. 4. Эпюры изгибающих моментов Му (кНм/м)

ам=2,01; ........ам = 0

Напряжения от изгиба и кручения корпуса в наиболее опасной точке (центр 71 элемента) равны сгх = 586 МП а, сгу = 290 МП а, т = 7,2 МП а.

Эквивалентное напряжение по энергетической теории составляет 508 МП а и в 3,2 раза превышает допускаемое. Прочность материала во внутренних углах корпуса не обеспечена.

Исследованы различные конструктивные решения по снижению действующих максимальных напряжений. Проведенные по разработанной методике расчеты показали, что наиболее рациональным способом обеспечения прочности явилась установка восьми раскосов, соединяющих корпус ПТК-600 с суперблоком.

Разработанная программа использована для расчёта, исследования НДС и оценки прочности расширителей СМВП, предназначенных для увеличения площади воздушной подушки.

Типичная конструкция расширителя показана на рис. 5 (платформа на

Г Гв

П--1—р—гт—СП-—;-71

! 1 : | =Н 1 . .... |............!............4. со сч

!____________1 со <м< *

1" " г ■ 1 А '1..... и уголок ¡№2 | ------1 со'

1 1 -1-1- ! | ю

н-(- 1 1 I 1 о' ю

1 1 1...........j....._ _|(__________; со' <о \

1 |- и 1 Т1— —1

580 580 В*" 580 <->Ц-5«-> 4 <о ш \

в-в

уголок №3

уголок №1

Л,

Рис.5. Расширитель платформы ПВП20Д1М 1 - гофр, 2 — уголок, 3 - раскос

воздушной подушке ПВП20Д1М грузоподъёмностью 25 т). Расширитель крепится к корпусу ПВП с помощью шарнирных соединений и раскосов.

Расчётная схема расширителя выбрана в виде пластинчато-стержневой системы, шарнирно опертой в восьми точках, расположенных на её контуре. Расширитель воспринимает равномерно распределённое давление воздушной подушки двп= 4,5кПа.

Результаты расчёта представлены на рис. 6 в виде эпюр прогибов и нормальных напряжений ах в сечении, совпадающим с продольной осью симметрии расширителя.

Рис. 6. Эпюры прогибов уу и нормальных напряжений сгх в сечении, совпадающим с продольной осью симметрии расширителя (х = 870 мм)

Максимальный прогиб равен 5,95мм (см. рис.ба) и составляет 1/292 наименьшего размера расширителя в плане, что свидетельствует о высокой жёсткости конструкции.

рос. НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА С. Петербург л 09 1кт •!

1

Анализ напряжённого состояния расширителя показал, что наибольшие эквивалентные напряжения <тэквпо энергетической теории равны: на горизонтальных участках обшивки (точка С, см. рис. 5) 133 МПа, в гофре -90,2 МПа, в свободной полке уголка №3 (см. рис. 5) - 85,5 МПа. Допускаемое напряжение, учитывая переменный характер давления воздушной подушки, принято равным сгаЛп= 140 МПа. Таким образом, прочность расширителя обеспечена.

Проведено исследование НДС соединительного элемента СМВП в модульном исполнении.

Расчётная схема элемента выбрана в виде пластины с круглым центральным отверстием диаметром А, три края которой защемлены, четвёртый - свободен от закрепления. Внешняя нагрузка равномерно распределена по площади кольца, с внутренним диаметром и наружным О.

Расчёт выполнен МКЭ по разработанной программе. Дан анализ напряжённо-деформированного состояния пластин с различным отношением сторон у = 1; 1,5; 2; 3, что позволило обосновать размеры соединительного элемента и разработать оптимальную конструкцию упругого соединения.

В заключение следует отметить, что для каждой рассчитываемой конструкции выполнялось исследование практической сходимости решений по МКЭ. Размер и количество конечных элементов для различных областей сложных конструкций СМВП варьировался в соответствии с особенностями этих областей (наличием отверстий, местных усилений, сосредоточенных воздействий и т.д.), что позволяло обеспечить достоверность и высокую точность результатов расчёта конструкций СМВП.

Основные выводы

1. Впервые разработаны эффективные аналитические и численные методы расчёта на прочность тонкостенных конструкций нового класса наземных транспортных средств - специальных машин на воздушной подушке для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

2. Разработана методика расчёта на прочность корпусов СМВП, основанная на раздельном определении напряжений от общего и местного из-

гиба элементов корпуса с последующим суммированием получаемых величин напряжений.

3. Разработана методика определения нормальных напряжений при изгибе корпуса с учётом возможной потери устойчивости пластинами обшивки при нестандартных случаях нагружения.

4. Разработана эффективная методика расчёта элементов, подкрепляющих корпус в продольном и поперечном направлениях.

5. Разработаны методы расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанные на синтезе вариационного метода В.З. Власова- Л.В. Канторовича в высших приближениях и методов строительной механики. Впервые метод сил разработан для расчёта перфорированных пластин, являющихся наиболее сложными элементами корпусов СМВП. Представление решений в форме одинарных рядов, построенных по фундаментальным балочным функциям, позволяет удовлетворять любым условиям закрепления краёв пластины. Выполнение всех расчётов с удержанием в исходном разложении трёх членов обеспечивает получение решений высокой степени точности.

6. Разработана методика оценки прочности корпусов СМВП в целом, с учётом взаимодействия его элементов. Результаты экспериментального исследования прочности корпуса промышленного образца СМВП подтвердили высокую точность предложенных методов расчёта.

7. Впервые разработаны теоретические основы и метод расчёта составных конструкций специальных машин на воздушной подушке с учётом податливости упругих связей. Для реализации метода составлены дифференциальные уравнения, содержащие в правой части производные дельта-функции, и уточнена методика их интегрирования. Получены аналитические выражения разрешающих функций прогибов для составных конструкций с учётом податливости упругих соединений, количество произвольных постоянных в которых равно порядку исходного дифференциального уравнения и не зависит от числа упругих соединений. Впервые метод начальных параметров обобщён на расчёт составных корпусов СМВП с учётом податливости упругих соединений. Впервые выполнен анализ влияния податливости упругих соединений на напряжённо-

деформированное состояние конструкций СМВП в модульном исполнении. Выявлены особенности деформирования составных конструкций СМВП при действии внешней нагрузки, доказывающие необходимость учёта конечной податливости упругих соединений.

8. Разработана программа для расчёта тонкостенных конструкций СМВП методом конечных элементов с использованием пологих конечных элементов и способа двойной аппроксимации.

9. Обоснован выбор расчётной схемы тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600 в виде пластины ступенчато переменной толщины. Выполнен расчёт на прочность с использованием МКЭ. Дан анализ напряжённо-деформированного состояния корпуса, определены зоны концентрации напряжений, дана оценка прочности конструкции ПТК-600 и предложен способ её обеспечения.

Ю.Впервые выполнен расчёт пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительного элемента СМВП в модульном исполнении.

11 .Достоверность и точность расчётов с помощью разработанных методов подтверждена результатами решений различных тестовых задач, путём практического исследования сходимости решений для пластинчатых систем при удержании в исходных разложениях различного числа членов ряда, экспериментальными исследованиями промышленных образцов и опытом безаварийной эксплуатации специальных машин на воздушной подушке различного назначения и грузоподъёмности.

Основные опубликованные работы по теме диссертации

1. Кучерюк В.И., Сысоев Ю.Г., Зиновьев Г.В., Шакурова П.К. К расчету рамных шпангоутов корпуса транспортной платформы // Проблемы прикладной механики и строительных конструкций. /Межвузовский сб. научн. работ. - Тюмень: ТГУ, ТИСИ, 1978. -Вып.1.-С.83-87.

2. Зиновьев Г.В. , Сысоев Ю.Г. , Шакурова П.К. , Кучерюк В.И. Исследование изгиба ребристых пластин корпуса транспортной платформы методом перемещений //Проблемы прикладной механики и строительных

конструкций. /Межвузовский сб. научи, работ. -Тюмень: ТГУ, ТИСИ, 1978. - Вып.1. - С. 88-98.

3. Сысоев Ю.Г. , Шакурова П.К. Сложный изгиб пластины, подкреплённой упругими рёбрами жёсткости / ТюмИИ. -Тюмень, 1979. -19с.: илл., библиогр. 7 назв. -Деп. в ВИНИТИ 25.09.79, № 3395.

4. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Исследование напряженно: деформированного состояния корпуса подъемно-транспортного комплекса на воздушной подушке // Научно-технические проблемы ЗападноСибирского нефтегазового комплекса / Межвузовский сб. научных работ. -Тюмень: ТюмГНГУ, 1995.-Т.2. -С. 55-60.

5. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Изгиб составных пластин с упругими шарнирами / ТюмГНГУ. -Тюмень, 1995.-28 с.:ил. -Библиогр.: 8 назв. -Деп. в ВИНИТИ 14.03.95, № 693 -В-95.

6. Кучерюк В.И., Сысоев Ю.Г., Иванов В.А., Белова О.Ю., Чемакин М.П. Расчет тонкостенных конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности. -М.: Недра, 1996. -279 с.

7. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Расчет составных пластин с упругопо-датливыми связями сдвига // Известия вузов. Нефть и газ.-1997, №2.

- С.84-93.

8. Сысоев Ю.Г. Расчет корпуса подъемно-транспортного комплекса с упругоподатливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. - 1998. - №2. -С. 117-124.

9. Сысоев Ю.Г., Кучерюк В.И. Расчёт конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности // Известия вузов. Нефть и газ. -1998. -№5.-С.81-88.

Ю.Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Решение дифференциальных уравнений составных конструкций с упругоподатливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999. - №4. - С. 109-116.

П.Сысоев Ю.Г. Изгиб несущих конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999.

- №5. - С. 96-102.

12.Сысоев Ю.Г. Расчет наземных транспортных средств на воздушной подушке в модульном исполнении // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999. -№6. -С. 63-69.

13.Сысоев Ю.Г., Дорофеев С.М. Расчет соединительных элементов транспортных средств на воздушной подушке в модульном исполнении // Известия вузов. Нефть и газ. - 2000. - №1. - С. 105-111.

14.Сысоев Ю.Г. Расчет пластин корпуса транспортных средств на воздушной подушке на сосредоточенные воздействия // Известия вузов. Нефть и газ. - 2000. - №2. - С. 91-97.

15.Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Расчет составных пластин с упругопо-датливыми связями общего вида // Известия вузов. Нефть и газ. - 2 000. -№3. - С. 98-105.

16.Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Сложный изгиб составных пластин с упругими шарнирами // Известия вузов. Нефть и газ. -2000.- №4. - С. 116-123.

17.Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Проектирование и оптимальный расчёт составных конструкций в нефтяном машиностроении // Новые материалы и технологии в машиностроении / Сборник материалов международной научно-технической конференции. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - С.92-93.

18.Сысоев Ю.Г., Дорофеев С.М. Расчёт расширителей наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. -2000. -№6. -С.94-99.

19.Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Механика деформируемых систем с уп-ругоподатливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. -2001. - №1. -С.69 -74.

20.Сысоев Ю.Г., Иванов И.А., Иванов В.А., Белова О.Ю. Расчёт тонкостенных конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке. -М.: Недра, 2001. -315 с.

21.Сысоев Ю.Г. Расчёт пластин корпуса транспортных средств на воздушной подушке методом перемещений // Известия вузов. Нефть и газ. -2001. -№3. -С.72-81.

22.Сысоев Ю.Г. Исследование напряжённо-деформированного состояния конструкций специализированных транспортных средств для ре-

монта трубопроводов // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях / Сб. материалов международной н.-т. конф. -Тюмень: ТюмГНГУ, - 2002. -С. 95-100.

23. Сысоев Ю.Г. Прочность несущих конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. -2003.-№1.-С. 91-98.

Подписано к печати % О^-ОЪр. Бум. писч. № 1

Заказ № 6Ю Уч. - изд. л. i qjC

Формат 60x84 '/w Усл. печ. л.''

Отпечатано на RISO GR 3750_Тираж 100 экз.

издательство «нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52

¿QO> ' n

P 13 95 í

Введение

Глава 1. Анализ и обоснование расчетных схем, математических моделей и методов расчета тонкостенных конструкций & специальных машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

1.1. Анализ и классификация конструкций специальных машин на воздушной подушке (СМВП).

1 1.2. Выбор и обоснование расчетных схем и математических мо

• делей несущих конструкций СМВП.

1.3. Разработка концепции расчета на прочность корпусов специальных машин.

1.4. Обзор научно-технической литературы. Постановка задач щ исследований.

Глава 2. Исследование изгиба и кручения тонкостенных конструкций корпусов специальных машин на воздушной подушке.

2.1. Анализ и разработка расчетной схемы при изгибе и кручении корпуса СМВП.

2.2. Нормальные напряжения при изгибе тонкостенных конструкций СМВП.

2.3. Касательные напряжения при изгибе тонкостенных конструкций СМВП открытого профиля. к 2.4. Разработка методики определения касательных напряжений при изгибе и кручении корпусов СМВП замкнутого профи* ля.

2.5. Разработка алгоритма расчета корпусов с открытыми и замкнутыми сечениями при наличии продольных поясов.

2.6. Разработка методики и программы расчета корпусов СМВП с учетом потери устойчивости пластинами обшивки. i Выводы по главе

Глава 3. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов конструкций корпусов специальных машин I на воздушной подушке.

3.1. Выбор, обоснование расчетных схем и разработка методики расчета стрингеров.

3.2. Разработка расчетных схем шпангоутных рам

3.3. Расчет шпангоутных рам корпусов СМВП методом сил.

Выводы по главе

Глава 4. Разработка методов расчета пластин и пластинчатых систем корпусов специальных машин на воздушной по-♦ душке.

4.1. Анализ математических моделей пластин корпуса.

4.2. Граничные условия на контуре пластин.

4.3. Разработка метода расчёта пластин корпуса, основанного на решении вариационных уравнений Власова-Канторовича в высших приближениях.

4.4. Построение общего решения вариационных уравнений с использованием функций влияния краевых усилий и перемещений.

4.5. Разработка алгоритма вычисления функций влияния путем численного интегрирования однородных вариационных уравнений.

4.6. Разработка методики вычисления функций влияния с использованием аналитических методов интегрирования однородных дифференциальных уравнений.

4.7. Методика расчета пластин корпуса на действие распределенных нагрузок с применением функций влияния.

4.8. Расчёт напряжений при изгибе пластин.

4.9. Разработка метода расчета пластинчатых систем корпуса с особенностями в одном направлении. 4.9.1. Методика расчета пластин от действия нагрузки строитель-I ной машины, распределённой на части поверхности плат® формы.

4.9.2 Методика расчета пластин несущего корпуса на сосредоточенные воздействия.

4.10 Разработка метода сил для расчета перфорированных пластин

Выводы по главе

Глава 5 Разработка методики оценки прочности корпуса с учетом взаимодействия его элементов.

5.1. Анализ напряженного состояния и оценка прочности корпуса от воздействия перевозимых механизмов.

5.2. Экспериментальное определение напряжений в элементах корпуса специальных машин, используемых для транспортировки строительных механизмов.

Выводы по главе

Ф Глава 6. Разработка теоретических основ и методов расчета составных конструкций специальных машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

6.1. Корректировка методики по интегрированию обыкновенных дифференциальных уравнений, содержащих в правой части дельта-функцию и ее производные.

6.2. Разработка методики расчета составных корпусов транспортных машин с упругими шарнирами.

6.3. Разработка методики расчета составных корпусов с упруго-податливыми связями сдвига. 6.4. Обобщение метода начальных параметров на расчет составного корпуса с упругоподатливыми связями общего вида.

6.5. Расчёт корпуса платформы на воздушной подушке в модульном исполнении при транспортировке технологического оборудования.

6.6. Разработка метода расчета составных пластин несущих конструкций специальных машин на воздушной подушке.

6.6.1. Интегрирование дифференциального уравнения изогнутой поверхности прямоугольной пластины, два противоположных края которой свободно оперты. j 6.6.2. Разработка методики расчета составных пластин с упругими j шарнирами. 6.6.3. Исследование изгиба составной пластины с упругим шарниром корпуса платформы на воздушной подушке.

6.6.4. Разработка методики расчета пластин с упругоподатливыми связями сдвига.

6.6.5. Разработка метода расчета составных пластин с упругоподатливыми связями общего вида.

6.6.6. Исследование сложного изгиба составных пластин с упругими шарнирами.

Выводы по главе

Глава 7. Разработка программы для исследования напряженно-деформированного состояния конструкций машин на воздушной подушке методом конечных элементов.

7.1. Анализ конструкции корпуса подъемно-транспортного комплекса ПТК-600.

Л 7.2. Обоснование расчетной схемы тонкостенной конструкции корпуса ПТК-600 в виде пластины переменной толщины.

7.3. Разработка методики определения приведенной толщины пластины при расчете корпуса ПТК-600.

7.4. Расчет и оценка прочности корпуса ПТК-600 при транспортировании суперблока.

7.5. Расчёт и анализ напряжённо-деформированного состояния тонкостенных конструкций расширителей специальных машин

7.6. Разработка методики расчёта соединительных элементов машин на воздушной подушке в модульном исполнении.

Выводы по главе

Актуальность темы исследования. Освоение северных нефтяных и газовых месторождений Тюменской области связано с транспортировкой сотен тысяч тонн грузов различного назначения, достигающих единичной массы -200, 300,1000 тонн.

Внедрение комплектно-блочного метода сооружения и ремонта нефтегазовых объектов определило создание нового вида транспорта - специальных машин на воздушной подушке (СМВП) грузоподъёмностью от 20 до 1000 тонн.

Они нашли широкое применение при: сооружении промплощадок; резервуаров; перевозке оборудования насосных и компрессорных станций и суперблоков; прокладке траншей; строительстве и ремонте трубопроводов. Общая протяжённость газо- и нефтепроводов Западной Сибири составляет более 45 тыс. км, 50% которых проходит по болотам различного типа, в том числе 15% трубопроводов - по болотам третьего типа. Для трубопроводов, эксплуатирующихся длительное время, характерна большая линейная протяжённость фронта ремонтных работ, выполняемых в сложных природных условиях. Отдельные участки трубопроводов недоступны даже для высоко проходимого наземного транспорта, строительство же временных подъездных путей к ним сопряжено со значительной затратой средств, сил и времени. Применение СМВП в этих случаях эффективно и позволяет решить задачу транспортировки людей, оборудования, материалов по мелководным рекам, отмелям, болотам и суше в любую точку трассы. При движении по суше они не разрушают поверхностный слой почвы, что имеет большое значение для сохранения экологического равновесия территорий тундры и районов Крайнего Севера.

Машины на воздушной подушке довольно энергоёмки, поэтому снижение веса и стоимости несущих конструкций, повышение надёжности и долговечности является важнейшей задачей проектирования и расчёта на прочность.

Тонкостенные конструкции СМВП различной грузоподъёмности и назначения весьма разнообразны. Они включают тонкостенные стержни, однородные, гофрированные пластины и пластинчато-стержневые системы. Корпуса СМВП выполняются как цельносварными, так и составными. Условия экс-Ш плуатации, режимы движения и опирания весьма разнообразны, что требует научного обоснования расчётных схем, математических моделей и методов прочностного расчёта.

Составные конструкции СМВП имеют ту отличительную особенность, что стыковые соединения отдельных элементов (стержней, пластин, тонкостенных пространственных модулей) являются упругоподатливыми. Их жесткости на изгиб и сдвиг отличаются от жёсткостных параметров элементов, Ф составляющих конструкцию.

Расчёт тонкостенных конструкций СМВП с учётом податливости стыковых соединений, несмотря на определённые достижения в исследовании напряжённо-деформированного состояния (НДС) составных стержней, пластин и оболочек, представляет слабо изученную, требующую дальнейшей разработки задачу.

Таким образом, расчёт тонкостенных конструкций СМВП с абсолютно жёсткими и упругоподатливыми соединительными связями является довольно ф сложной проблемой. Поэтому поиск, разработка, обоснование новых расчётных методов и приёмов, внедрение их в практику создания лёгких и прочных конструкций СМВП для строительства и ремонта нефтегазовых объектов представляет актуальную задачу.

Целью диссертации является разработка теоретических основ и эффективных методов расчёта на прочность тонкостенных конструкций специальных машин на воздушной подушке для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

Объектом исследования является разработка методов расчёта на прочность тонкостенных конструкций специальных машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

Научная новизна работы состоит в следующем: разработана концепция прочностного расчёта конструкций нового класса наземных транспортных средств — специальных машин на воздушной подушке, в основе которой лежит дифференцированный подход к назначению коэффициентов запаса прочности для штатных и внештатных режимов работы СМВП; разработана методика определения нормальных напряжений при изгибе корпусов СМВП с учётом возможной потери устойчивости пластинами обшивки при нестандартных случаях нагружения; разработан метод расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанный на синтезе вариационного метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича и метода перемещений; впервые разработан метод сил для расчёта перфорированных пластин в сочетании с вариационным методом В.З. Власова-Л.В. Канторовича; впервые разработаны теоретические основы и метод расчёта составных конструкций СМВП с учётом податливости упругих соединений; для реализации метода составлены дифференциальные уравнения, содержащие в правой части производные дельта-функции, и уточнена методика их интегрирования; получены аналитические выражения разрешающих функций прогибов для составных конструкций СМВП с учётом податливости упругих соединений, количество произвольных постоянных в которых равно порядку исходного дифференциального уравнения и не зависит от числа упругих соединений; впервые метод начальных параметров обобщён на расчёт составных корпусов СМВП с учётом податливости упругих соединений; получены новые результаты расчёта составных конструкций СМВП и выполнен анализ влияния податливости упругих соединений на НДС корпусов и пластин специальных машин на воздушной подушке; разработана программа для расчёта тонкостенных конструкций методом # конечных элементов (МКЭ), основанном на применении пологих конечных элементов и метода двойной аппроксимации; впервые по разработанной программе выполнены расчёты и дан анализ НДС сложной тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса грузоподъёмностью 600 тонн, пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительных элементов СМВП в модульном исполнении. Ф Совокупность выполненных в диссертации исследований квалифицируется как теоретическое обобщение и решение новой крупной научно-практической проблемы, которая заключается в развитии теории и разработке эффективных методов расчёта на прочность многофункциональных конструкций, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие нефтегазовой отрасли.

Достоверность основных научных положений, результатов и выводов подтверждена сопоставлением численных результатов расчёта конкретных щ задач, решённых различными методами, в том числе с результатами известных авторов, совпадением результатов расчёта с использованием различных математических моделей, сравнением полученных решений составных конструкций СМВП с результатами независимо выполненных расчётов тестовых задач, являющихся предельными по отношению к рассматриваемым задачам, путём практического исследования сходимости полученных решений для пластин и пластинчатых систем при удержании в исходных разложениях различного числа членов ряда, сравнением с результатами экспериментальных исследований промышленных образцов и многолетним опытом безаварийной эксплуатации СМВП.

Практическую ценность составляют: разработанные методы и программы расчёта конструкций СМВП; методики решения новых задач изгиба однородных, гофрированных пластин, пластинчато-стержневых систем и составных конструкций с упругоподатливыми связями; аналитические выражения для расчёта составных корпусов и пластин с упругими соединениями различного типа; выводы о влиянии податливости упругих соединений на НДС составных конструкций СМВП и предложения по оптимальному выбору жестко-стей соединительных связей; оценки точности численных методов в задачах изгиба пластин; рекомендации по обеспечению прочности ряда оригинальных конструкций СМВП.

Внедрение результатов. Разработанные методы, результаты расчётов и исследований, программы для ЭВМ использованы в Западно-Сибирском филиале ВНИИнефтемаша (г.Тюмень), в СКБ «Трубопроводтрансмаш» объединения «Сибкомплектмонтаж» (г.Тюмень) при проектировании всего типового ряда из шестнадцати специальных машин на воздушной подушке различного назначения грузоподъёмностью от 20 до 400 тонн, суперблока полной заводской готовности из газопромыслового оборудования БП-1000 массой 1000 тонн, подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600 и тонкостенных пластинчато-стержневых конструкций устройств на воздушной подушке УВП-300, УВП-400, УВП-1000, предназначенных для транспортировки суперблоков массой 300, 400, 600 и 1000 тонн.

Суммарный учтённый экономический эффект составил 2090 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).

На защиту выносятся: - концепция расчёта на прочность корпусов СМВП, основанная на раздельном определении напряжений от общего и местного изгиба элементов корпуса с последующим суммированием получаемых величин напряжений и дифференцированном назначении коэффициентов запаса прочности в зависимости от режимов эксплуатации СМВП; и

- методика расчёта элементов, подкрепляющих обшивку корпуса;

- методы и алгоритмы расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанные на синтезе вариационного метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича и методов строительной механики;

- математические модели изгиба составных пластин и корпусов СМВП в модульном исполнении с учётом податливости упругих связей;

- методика интегрирования дифференциальных уравнений с особенностями импульсного вида;

- алгоритмы и результаты расчёта реальных конструкций СМВП в модульном исполнении и составных пластин с упругоподатливыми связями;

- математическая модель тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600;

- результаты расчёта и анализа НДС корпуса ПТК-600, рекомендации по обеспечению его прочности;

- математические модели и оценки НДС пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительных элементов СМВП в модульном исполнении.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований автора докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на: III Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (г. Москва, 1968г.); Всесоюзной научно-практической конференции «Применение новых видов транспорта в народном хозяйстве и перспективы их развития» (г. Тюмень, 1978г.); VII межотраслевой научно-технической конференции по проблемам ускоренного развития Западно-Сибирского нефтегазового комплекса (г. Надым, 1981 г.); Всесоюзном семинаре-совещании молодых учёных и специалистов Миннефтегазстроя по проблеме «Создание и внедрение транспортных систем на новых технологических принципах» (г. Москва, 1982г.); второй Всесоюзной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири (г. Тюмень, 1989г.); Всесоюзной научно-практической конференции «Прогресс и безопасность» (г. Тюмень, 1990г.); межгосударственной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки» (г.Тюмень, 1993г.); международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (г. Тюмень, 1996г.); Всероссийской научно-практической конференции «Тюменская нефть — вчера и сегодня» (г. Тюмень, 1997г.); на НТС ОАО «ЗапСибгазпром» (г. Тюмень, 1998г.); международной научно-практической конференции «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (г. Тюмень, 1999г.); на Научно-техническом Совете ОАО «Стройтрансгаз» (г. Небуг, 2000 г.; г. Екатеринбург, 2001 г.); международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (г. Тюмень, 2001г.); на научных # семинарах кафедры строительной механики Тюменской государственной архитектурно-строительной академии (2003г.); кафедры теоретической и прикладной механики Тюменского государственного нефтегазового университета (1996 - 2003 г.г.); кафедры строительной механики Уральского государственного технического университета (2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 2 монографии.

Объём и структура работы. Работа состоит из введения, семи глав, вы-р водов, списка литературы и девяти приложений. Диссертация содержит 285

Основные выводы

1. Впервые разработаны эффективные аналитические и численные методы расчёта на прочность тонкостенных конструкций нового класса наземных транспортных средств - специальных машин на воздушной подушке для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.

2. Разработана методика расчёта на прочность корпусов СМВП, основанная на раздельном определении напряжений от общего и местного изгиба элементов корпуса с последующим суммированием получаемых величин напряжений.

3. Разработана методика определения нормальных напряжений при изгибе корпуса с учётом возможной потери устойчивости пластинами обшивки при нестандартных случаях нагружения.

4. Разработана эффективная методика расчёта элементов, подкрепляющих корпус в продольном и поперечном направлениях.

5. Разработаны методы расчёта пластин и пластинчатых систем конструкций СМВП, основанные на синтезе вариационного метода В.З. Власова-Л.В. Канторовича в высших приближениях и методов строительной механики. Впервые метод сил разработан для расчёта перфорированных пластин, являющихся наиболее сложными элементами корпусов СМВП. Представление решений в форме одинарных рядов, построенных по фундаментальным балочным функциям, позволяет удовлетворять любым условиям закрепления краёв пластины. Выполнение всех расчётов с удержанием в исходном разложении трёх членов обеспечивает получение решений высокой степени точности.

6. Разработана методика оценки прочности корпусов СМВП в целом, с учётом взаимодействия его элементов. Результаты экспериментального исследования прочности корпуса промышленного образца СМВП подтвердили высокую точность предложенных методов расчёта.

7. Впервые разработаны теоретические основы и метод расчёта составных конструкций специальных машин на воздушной подушке с учётом податливости упругих связей. Для реализации метода составлены дифференциальные уравнения, содержащие в правой части производные дельта-функции, и уточнена методика их интегрирования. Получены аналитические выражения разрешающих функций прогибов для составных конструкций с учётом податливости упругих соединений, количество произвольных постоянных в которых равно порядку исходного дифференциального уравнения и не зависит от числа упругих соединений. Впервые метод начальных параметров обобщён на расчёт составных корпусов СМВП с учётом податливости упругих соединений. Впервые выполнен анализ влияния податливости упругих соединений на напряжённо-деформированное состояние конструкций СМВП в модульном исполнении. Выявлены особенности деформирования составных конструкций СМВП при действии внешней нагрузки, доказывающие необходимость учёта конечной податливости упругих соединений.

8. Разработана программа для расчёта тонкостенных конструкций СМВП методом конечных элементов с использованием пологих конечных элементов и способа двойной аппроксимации.

9. Обоснован выбор расчётной схемы тонкостенной пространственной конструкции подъёмно-транспортного комплекса ПТК-600 в виде пластины ступенчато переменной толщины. Выполнен расчёт на прочность с использованием МКЭ. Дан анализ напряжённо-деформированного состояния корпуса, определены зоны концентрации напряжений, дана оценка прочности конструкции ПТК-600 и предложен способ её обеспечения.

10. Впервые выполнен расчёт пластинчато-стержневой конструкции расширителя и соединительного элемента СМВП в модульном исполнении.

11. Достоверность и точность расчётов с помощью разработанных методов подтверждена результатами решений различных тестовых задач, путём практического исследования сходимости решений для пластинчатых систем при удержании в исходных разложениях различного числа членов ряда, экспериментальными исследованиями промышленных образцов и опытом безаварийной эксплуатации специальных машин на воздушной подушке различного назначения и грузоподъёмности.

1. Абовский Н.П., Енджиевский JI.B. К расчёту пластинчатых систем дискретными методами строительной механики // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1966. № 12.

2. Абовский Н.П. // Расчёт пластинчатых систем на изгиб дискретным методом перемещений. В сб.: Пространственные конструкции». -М.: Высшая школа, 1967.

3. Александров А.В., Лащеников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Тонкостенные пространственные системы. -М.: Стройиздат, 1983. -488 с.

4. Андриенко В.Г., Зиновьев Г.В., Литвиненко Ю.С., Логинов A.M., Киселёв Л.А., Щербаков А.Е., Цыганков Н.А. Эффективное средство для транспортировки суперблоков. // Промышленный транспорт . 1982. -№ 4.- С.12-13.

5. Андриенко В.Г., Баталин Ю.П., Шмаль Г.И. и др. Индустриализация строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1985.-342 с.

6. Амиро Н.Я. Расчёт пластинчатых и пластинчато-стержневых систем по методу деформаций // Сб. трудов ин-та механики АН УССР. -Киев, 1961, №23.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора — машиностроителя, т.1- М.: Машиностроение, 1980. — 728 с.

8. Аронов В.А., Андриенко В.Г., Зиновьев Г.В., Литвиненко Ю.С. Крупнообъёмные блоки и их транспортировка. // Строительство трубопроводов.- 1982.№ 10.-С. 20-23.

9. Аргирос Дж. Современные достижения в методах расчета конструкций с применением матриц. М.: Стройиздат, 1968 .

10. Ю.Архангородский А.Г., Беленький В.З. Аналитический метод проектирования корпуса судна. -Л.: Судостроение, 1959.

11. Бабушка И., Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений. (Пер. с англ.). М.: Мир, 1969. - 368 с.

12. Бандурин Н.Г., Николаев А.П., Апраксина Т.И. Применение четырёхугольного конечного элемента с матрицей жёсткости 36x36 к расчёту непологих произвольных оболочек // Проблемы прочности. -1980, №5. -С. 104-109.

13. Бейлин Е.А. Кручение тонкостенных стержней замкнутого профиля при наличии продольных сдвиговых швов // Труды XIV Всесоюзной конференции по теории пластин и оболочек. Тбилиси: II У, 1987. - С. 182-187.

14. Белова О.Ю., Сысоев Ю.Г. Расчёт составной цилиндрической оболочки с учётом податливости опорного контура // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири/ Межвузовский сб. научн. работ. -Тюмень, ТюмГНГУ, 1995.-С.120-126.

15. Белова О.Ю. Расчет пологой составной оболочки с учетом упругой податливости продольных швов // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1991. -№7.-С.44-48.

16. Белова О.Ю., Сысоев Ю.Г. Расчёт составных цилиндрических оболочек //Известия вузов. Нефть и газ.-1997.-№3.-С.80-89.

17. Белова О.Ю., Сысоев Ю.Г. Колебания составных стержней с упругими шарнирами // Научно технические проблемы Западно - Сибирского нефтегазового комплекса / Межвузовский сб. научн. работ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1997.-Т. 2.-С. 39-45.

18. Березин И.С. , Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. I. М.: Наука, 1966. -632 с.

19. Болдычев В.П. Двойная аппроксимация угла поворота при расчёте пластин средней толщины методом конечных элементов // Известия ВНИИГ, т. 133.-1979.-С.68-74.

20. Болотин В.В., Гольденблат И.И., Смирнов А.В. Строительная механика. Современное состояние и перспективы развития. -М.: Стройиздат, 1972.

21. Бубнов И.Г. Труды по теории пластин. -М.: Гостехиздат, 1955.

22. Бузун И.М. Метод конечных разностей и метод конечных элементов. Сравнение решений для пластинки // Исследование тонкостенных пространственных конструкций. -Тюмень, 1974. -Вып. 40.-С.79-83.

23. Вайнберг Д.В., Вайнберг Е.Д. Расчет пластин. Киев: Будивельник, 1970. -436 с.

24. Варвак П.М. Развитие и приложение метода сеток к расчету пластинок.- Киев: АН УССР. ч. I, 1949. -ч. II, 1952.

25. Варвак П.М., Моянский В.М. Изгиб квадратной щелевой пластинки // Исследование тонкостенных пространственных конструкций. Тюмень, 1974. -Вып. 40. С. 35-41.

26. Васильев В.В. Изгиб квадратной пластинки с большим квадратным отверстием. // Исследование тонкостенных пространственных конструкций.- Тюмень, 1974. Вып. 40. -С. 69-73.

27. Васильев В.В. Классическая теория пластин история развития и современные концепции // Тез. докл. 2 Междунар. симп. «Динам, и технол. пробл. мех. конструкций и сплош. сред». (Москва, 1996). - М., 1996. - С. 37.

28. Васильев В.В. Об асимптотическом методе обоснования теории пластин // Известия РАН. Механика твёрдого тела. -1997. -№3.-С. 150-155.

29. Василенко А.Г. Решение задач о напряжённом состоянии пластин сложной формы // Прикладная механика. — Киев. — 1997. 33, № 12. - С. 68-74.

30. Вилипыльд Ю.К. , Хархурим И .Я. Расчет упругих систем по методу конечных элементов. Вып. 1-108. -М., 1968 / Гипротис.

31. Власов В.З. Строительная механика пластинок // ПММ. Т. 10. Вып.1, 1946.

32. Власов В.З. Тонкостенные пространственные системы. М.: Госстройиз-дат, 1958.-502 с.

33. ЗЗЛЗласов В.З. Общая теория оболочек и её приложения в технике. М. -Л.: ГИТТЛ, 1949. - 784 с. 34.Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни. -М.:Физматгиз, 1959.- 568 с.

34. Воловой Д.М. , Дементьева В.А. Расчеты по строительной механике корабля с применением ЭВМ. -Л.: Судостроение, 1967.

35. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967.- 984 с.

36. Вольфсон Б.П. Расчет сборных и монолитных коробчатых конструкций на изгиб и кручение. М.: Стройиздат, 1968. - 104 с.

37. Галёркин В.Г. Упругие тонкие плиты. -М.: Госстройиздат, 1933.

38. Гейзен Р.Е., Тимофеева Л.М. Континуальная модель составной пластины со сдвиговыми связями фрикционного типа //Основания и фундаменты в геологических условиях Урала.-Пермь,1984. С.77-83.

39. Гельфанд И.М., Шилов Г.Е. Обобщенные функции и действия над ними.- М.: Физматгиз, 1958.

40. Гельфгат Д.Б. Прочность автомобильных кузовов. М.: Машиностроение, 1972. -144 с.

41. Годунов С.К. О численном решении краевых задач для систем линейных обыкновенных дифференциальных уравнений. Успехи математических наук, 1961. Т XVI, вып . 3.-С.171-174.

42. Гольденвейзер А.Л. Теория тонких оболочек .- М.: ГИТТЛ, 1953. 544 с.

43. Гольденвейзер А.Л. О приближённых методах расчёта тонких упругих оболочек и пластин // Известия РАН. Механика твёрдого тела. 1997. - № 3. -С. 134-149.

44. Городецкий А.С. Численная реализация метода конечных элементов // Сопротивление материалов и теория сооружений. Киев: Будивельник. -1973.- Вып. XX.-С. 31-42.

45. Горошенко Б.Т. Эскизное проектирование самолёта. М.: Оборонгиз, 1970.

46. Грин Б.Е. Обобщенные вариационные принципы в методе конечных элементов // Ракетная техника и космонавтика. 1967. - №7. - С. 100 - 103.

47. Давыдов В.В., Маттес Н.В. , Сиверцев И.Н. Учебный справочник по прочности судов внутреннего плавания.- М.: Речной транспорт, 1956.

48. Елпатьевский А.Н. К расчёту консольных пластинок вариационным методом В.З. Власова // Инженерный сборник. -М.: № 28, 1960.

49. Ефимов А.С. Разрывные функции в задачах прочности и устойчивости удлиненных цилиндрических панелей при конечных прогибах.- Вып. 6-7. Казань: Издательство Казанского университета ,1970. -С. 368-386.

50. Калманок А.С. Расчет пластинок. Справочное пособие. М.: Госстройиз-дат, 1959. -212 с.

51. Кан С.Н. Строительная механика оболочек. М.: Машиностроение , 1966.-508 с.

52. Кан С.Н., Свердлов И.А. Расчёт самолёта на прочность. М.: Оборонгиз, 1958.

53. Канторович J1.B., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М .:Гостехиздат, 1948.-680 с.

54. Катин Н.И., Стульчиков А.Н. Работа закладных деталей при сдвиге и совместном действии сдвигающих сил и изгибающих моментов // Стыки сборных железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1970.-С. 118-161.

55. Киселев В.А. Расчет пластин. М.: Стройиздат, 1973.-151 с.

56. Климанов В.И. Продольно-поперечный изгиб гибких прямоугольных пластин, скрепленных на продольных кромках с упругими ребрами // Строительная механика и расчет сооружений. -1971.-№2.-С. 24-27.

57. Климанов В.И. Комбинирование методов В.З. Власова и конечных разностей при расчете гибких панелей с ребрами // Инженерные проблемы строительной механики: Сб. трудов. -М .:1989.-С. 33-41.

58. Климанов В.И. Устойчивость неразрезных систем, сочленённых из орто-тропных прямоугольных пластинок // Сб. Расчёт пространственных конструкций, вып. 14. -М: Стройиздат, 1971.

59. Корнишин М.С. Нелинейные задачи теории пластин и пологих оболочек и методы их решения. М .: Наука, 1964. -192 с.

60. Королев В.М., Слепов Б.И., Соколов Е.В. Применение обобщенных функций к построению аналитических решений для составных оболочек и пластин // Строительная механика сооружений.-Л.: ЛИСИ, 1981.-С. 54-60.

61. Короткин Я.И., Локшин А.З., Сивере Н.Л. Изгиб и устойчивость пластин и круговых цилиндрических оболочек. -Л.: Судпромгиз , 1955. -308 с.

62. Косухин А.Н. Расчет овальной цилиндрической оболочки как системы сочлененных пластин // Труды Уральского политехнического института. Сб. 71. -Свердловск: УПИ, 1959.-С.8-14.

63. Косухин А.Н. К вопросу об определении несущей способности тонкостенной цилиндрической оболочки овального поперечного сечения при статической нагрузке // Труды Уральского политехнического института. Сб. 71. -Свердловск: УПИ, 1959.-С.15-19.

64. Косухин А.Н. Таблицы упругих реакций краев круговых цилиндрических пластин средней приведенной длины // Труды Уральского политехнического института. Сб. 102. -Свердловск: УПИ, 1961.-С. 18-23.

65. Косухин А.Н. Интегрирование разрешающих уравнений вариационного метода В.З. Власова путем выделения главных решений // Вопросы механики и машиностроения. Тюмень, 1967.- Вып. 3. - С.3-5.

66. Косухин А.Н., Сысоев Ю.Г. Определение коэффициентов разрешающих уравнений к вопросу расчета пластин вариационным методом В.З. Власова // Вопросы механики и машиностроения. Тюмень, 1967.- Вып. 3. - С. 5-16.

67. Косухин А.Н., Сысоев Ю.Г. Расчет пластинчатых систем методом сил и методом перемещений // Прикладная механика и машиностроение. Тюмень, 1969.- Вып. 8. - С.9-13.

68. Косухин А.Н., Сысоев Ю.Г. Применение методов строительной механики к расчету пластинчатых систем на упругом основании при продольно-поперечном изгибе. Отчет по НИР// № Г.Р.69010673/ТюмИИ, 1972. Тюмень. -59 с.

69. Косухин А.Н., Мальцев Л.Е., Кучерюк В.И. Сходимость метода Канторовича-Власова в некоторых задачах пластин // Исследование тонкостенных пространственных конструкций. Тюмень, 1974.- Вып. 40. - С.3-15.

70. Косухин А.Н., Сысоев Ю.Г. Исследование изгиба пластины с прямоугольным отверстием вариационным методом Власова-Канторовича // Исследование тонкостенных пространственных конструкций (4.2). Тюмень, 1974. -С.3-11.

71. Косухин А.Н., Сысоев Ю.Г. О численном интегрировании вариационных уравнений Власова-Канторовича в задаче изгиба пластин // Исследованиетонкостенных пространственных конструкций (4.2). Тюмень, 1974. - С.132-140.

72. Кузьмин Н.А., Лукаш П.А., Милейковский И.Е. Расчет конструкций из тонкостенных стержней и оболочек. -М.: Госстройиздат, 1960. -264 с.

73. Курдин Н.С. Изгиб частично загруженной прямоугольной пластинки с двумя опёртыми и двумя свободными краями // Инж. сборник, т.25, 1959.

74. Курдюмов А.А. Прочность корабля. -Л.: Судпромгиз, 1956.-384 с.

75. Курдюмов А.А., Локшин А.З., Иосифов Р.А., Козляков В.В. Строительная механика корабля и теория упругости. -Л.: Судостроение , 1968. 419 с.

76. Кучерюк В.И., Сысоев Ю.Г., Зиновьев Г.В., Шакурова П.К. К расчету рамных шпангоутов корпуса транспортной платформы // Проблемы прикладной механики и строительных конструкций. /Межвузовский сб. научн. работ.- Тюмень: ТГУ, ТИСИ, 1978. -Вып.1.-С.83-87.

77. Кучерюк В.И., Сысоев Ю.Г., Иванов В.А., Белова О.Ю., Чемакин М.П. Расчет тонкостенных конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности. -М.: Недра, 1996. -279 с.

78. Лазарян В.А., Конашенко С.И. Обобщенные функции в задачах механики. Киев.: Наукова Думка, 1974.-192 с.

79. Мазур И.И., Литвиненко Ю.С., Минаев В.И. Установка суперблоков на свайные фундаменты // Механизация строительства. —1988. №5. — С. 6-7.

80. Масленников A.M. Расчет тонких плит методом конечных элементов //Труды ЛИСИ, 1968,№57.- С. 186-193.

81. Милейковский И.Е., Трушин С.И. Расчет тонкостенных конструкций.- М.: Стройиздат, 1989. -198 с.

82. Михайлов Б.К. Пластины и оболочки с разрывными параметрами. -Л.: ЛГУ, 1980.-196 с.

83. Михайлов Б.К., Доронин Ф.Л., Шаблинский Г.Э. Расчёт треугольных пластин с разрезами // Современные методы расчёта пространственных конструкций. -М: МИСИ, 1987.-С.148-157.

84. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. -М.: Наука, 1970.-512 с.

85. Муравленко В.И., Сафиуллин М.Н., Шибанов В.А. Применение вышки на воздушной подушке в условиях Западной Сибири // Организация и управление нефтедобывающей промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, 1968. - №9. -С. 3-9.

86. Муравленко В.И., Сафиуллин М.Н., Шибанов В.А. Применение транспортных средств на воздушной подушке в нефтяной промышленности// Бурение / Экспресс информация. - М.: ВНИИОЭНГ, 1974. - №7. - С. 1-15.

87. Новицкий В.В. Дельта-функция и её применение в строительной механике // Расчет пространственных конструкций. -М.: Стройиздат, 1962. Вып. 8. -С. 207-244.

88. ЮО.Олсон М.Д. Исследование произвольных оболочек с помощью пологих конечных элементов. -В кн.: Тонкостенные оболочечные конструкции. -М.: Машиностроение, 1980. -С. 409-437.

89. ЮЗ.Пановко Я.Г., Бейлин Е.А. Тонкостенные стержни и системы, составленные из тонкостенных стержней // Строительная механика в СССР. 19171967. Сб. статей под ред. И.М. Рабиновича. -М.: Стройиздат, 1969. -С. 75-98.

90. Папкович П.Ф. Труды по прочности корабля. —Л.: Судпромгиз, 1956. -680 с.

91. Папкович П.Ф. Теория упругости. -Л.-М: Оборонгиз, 1939.-640 с.

92. Папкович П.Ф. Строительная механика корабля.Ч.1,т.2. -Л.-М: Морской транспорт, 1947.-816 с.

93. Папкович П.Ф. Строительная механика корабля.Ч.2, -Л.: Судпромгиз, 1941.-960 с.

94. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1974. -344 с.

95. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1977. -280 с.

96. Пратусевич Я.А. Вариационные методы в строительной механике. -М.: Гостехиздат, 1948.

97. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трёх томах под редакцией И.А. Биргера и Я.Г. Пановко.-М.: Машиностроение, т. 1,2,3. -1968.

98. И4.Рабинский Н.Л. Расчёт консольных пластин вариационным методом В.З. Власова // Известия вузов. Авиационная техника. -1963, №1.

99. И5.Рабинский Н.Л. Расчёт консольных пластин // Прочность и устойчивость элементов тонкостенных конструкций, №2: Сб. трудов. -М.: Машиностроение, 1967.

100. Расторгуев Г.А., Кулаков П.В. Основные направления унификации инженерных решений в технологической подготовке производства комплектно-блочных нефтегазовых объектов //Известия вузов. Нефть и газ. -1998, №4. -С. 102-109.

101. Райзер В.Д., Должиков В.Н., Должикова Е.Н. Определение оптимальных параметров составных пластин методом нелинейного программирования // Строительная механика и расчет сооружений. -1987, №1. -С.21-23.

102. Расчет упругих конструкций с использованием ЭВМ. (Пер. с англ.) Под ред. А.П. Филина. -JL: Судостроение, 1974.

103. Резников Р.А. Решение задач строительной механики на ЭВМ. -М.: Стройиздат, 1971.

104. Рекач В.Г. Основы расчета тонкостенных пространственных систем. -М.: Изд. УДН им. Патриса Лумумбы, 1963. -136 с.

105. Ржаницын Р.А. Теория составных стержней строительных конструкций. -М.: Госстройиздат, 1948.

106. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. -М.: Стройиздат, 1986. -314 с.

107. Римский Р.А. Исследование косоугольных пластин методом Канторовича Власова // Исследования по теории сооружений. -М.: Стройиздат, 1970. -Вып. 18. -С.64-67.

108. Рогалевич В.В. Метод коллокаций и наименьших квадратов в нелинейных задачах изгиба прямоугольных пластин и пологих оболочек // Строительная механика и расчет сооружений. -1979, №3. -С.5-9.

109. Рогалевич В.В., Логвинская А.А. Исследование нелинейных колебаний прямоугольных пластин переменной толщины методом коллокации // Исследования пространственных конструкций. Свердловск: УПИ, 1983. -С.26-34.

110. Розин Л.А. Расчет гидротехнических сооружений на ЭЦВМ. Метод конечных элементов. М.: Энергия, 1971.

111. Розин Л.А. Вариационные постановки задач для упругих систем. -Л.: ЛГУ, 1978.-223с.

112. Розин Л.А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам.-М.: Стройиздат, 1977.

113. Розин Л.А. О методе Бубнова-Галёркина // Сб. научных трудов / С.-Петербург, гос.техн. ун-т. -1996. №456. -С.8-16.

114. ЗО.Сегерлинд Д. Применение метода конечных элементов. Пер. с англ. -М.: Мир, 1979.

115. Сегаль А.И. Прикладная теория упругости. -Л.: Судпромгаз. 1961. -268 с.

116. Сеницкий Ю.Э. Изгиб тонкой прямоугольной пластины // Известия вузов. Строительство. -1998. -№6. -С.18-23.

117. Сиверцев И.Н. Расчет и проектирование судовых конструкций. -М.: Транспорт, 1966.

118. Смирнов А.Ф., Александров А.В., Лащеников Б.Я., Шапошников Н.Н. Расчет сооружений с применением вычислительных машин. -М.: Транспорт, 1966.

119. Соболев С.Л. Уравнения математической физики. -М.: Гостехиздат, 1950.-362 с.

120. Соболев Д.Н. Применение вариационного метода проф. В.З. Власова к расчёту тонкостенных трапециевидных плит // Научные доклады высшей школы / Строительство.-1959, №1.

121. Справочник по строительной механике корабля. Под редакцией Ю.А. Шиманского, т.1. -Л.: Судпромгиз, 1958.

122. Справочник по строительной механике корабля. Под редакцией Ю.А. Шиманского, т.2. -Л.: Судпромгиз, 1958.

123. Справочник по строительной механике корабля. Под редакцией Ю.А. Шиманского, т.З. -Л.: Судпромгиз, 1960.

124. Сысоев Ю.Г. Исследование напряжённого состояния в пластинчатых системах и пластинах с прямоугольными вырезами. Канд. дис., Свердловск, 1971.-147 с.

125. Сысоев Ю.Г. Исследование напряженного состояния корпусов платформ на воздушной подушке. Отчет по НИР // №Г.Р. 76096591 / Инв. № Б644325, ТюмИИ, Тюмень, 1976. -65 с. / Инв. №644326, ТюмИИ, - Тюмень, 1977.-208 с.

126. Сысоев Ю.Г., Шакурова П.К. Сложный изгиб пластины, подкрепленной упругими ребрами жесткости / ТюмИИ. -Тюмень, 1979. —19 е.: илл., библиогр. 7 назв. -Деп. в ВИНИТИ 25.09.79,№3395.

127. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Строительная механика составных конструкций наземных объектов нефтяной и газовой промышленности // Учебное пособие для вузов. Тюмень: ТюмИИ, 1994. -124 с.

128. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Расчет составной цилиндрической оболочки с упругими шарнирами // Известия вузов. Строительство. -1995, №1. -С. 36-41.

129. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Изгиб составных пластин с упругими шарнирами / ТюмГНГУ. -Тюмень, 1995.-28 с.:ил. -Библиогр.: 8 назв. -Деп. в ВИНИТИ 14.03.95, № 693 -В-95.

130. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Изгиб и кручение тонкостенных стержней и стержневых систем II Учебное пособие. Тюмень: ТюмГНГУ, 1995. -108 с.

131. Сысоев Ю.Г. Изгиб, устойчивость и колебания составных стержней // Учебное пособие. -Тюмень: ТюмГНГУ. 1996. -96 с.

132. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Расчет составных пластин с упругоподатливыми связями сдвига // Известия вузов. Нефть и газ.-1997, №2. -С.84-93.

133. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Оптимальный расчет составных конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности // Известия вузов. Нефть и газ. -1997.- №6. -С. 147.

134. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Применение транспортных средств на воздушной подушке в нефтяной и газовой промышленности // Известия вузов. Нефть и газ. 1997. - №6. - С. 148.

135. Сысоев Ю.Г. Расчет корпуса подъемно-транспортного комплекса с упругоподатливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. — 1998. — №2. С. 117-124.

136. Сысоев Ю.Г., Кучерюк В.И. Расчёт конструкций объектов нефтяной и газовой промышленности // Известия вузов. Нефть и газ. -1998. №5.-С.81-88.

137. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Решение дифференциальных уравнений составных конструкций с упругоподатливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. 1999. - №4. - С. 109-116.

138. Сысоев Ю.Г. Изгиб несущих конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. 1999. - №5. -С. 96-102.

139. Сысоев Ю.Г. Расчет наземных транспортных средств на воздушной подушке в модульном исполнении // Известия вузов. Нефть и газ. — 1999. — №6. С. 63-69.

140. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Влияние колебаний транспортных комплексов на ширину воздушной подушки // Проблемы адаптации техники к суровым условиям / Доклады международной научно-практической конференции. -Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. С. 231-234.

141. Сысоев Ю.Г., Дорофеев С.М. Расчет соединительных элементов транспортных средств на воздушной подушке в модульном исполнении // Известия вузов. Нефть и газ. 2000. - №1. - С. 105-111.

142. Сысоев Ю.Г. Расчет пластин корпуса транспортных средств на воздушной подушке на сосредоточенные воздействия // Известия вузов. Нефть и газ. 2000. -№2.- С. 91-97.

143. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Расчет составных пластин с упругоподатли-выми связями общего вида И Известия вузов. Нефть и газ. 2000. - №3. -С. 98-105.

144. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Сложный изгиб составных пластин с упругими шарнирами // Известия вузов. Нефть и газ. — 2000. — №4. С. 116-123.

145. Сысоев Ю.Г., Дорофеев С.М. Расчёт расширителей наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. -2000. -№6. -С.94-99.

146. Сысоев Ю.Г., Белова О.Ю. Механика деформируемых систем с упруго-податливыми связями // Известия вузов. Нефть и газ. -2001. №1. -С.69 -74.

147. Сысоев Ю.Г., Иванов И.А., Иванов В.А., Белова О.Ю. Расчёт тонкостенных конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке. -М.: Недра, 2001. -308 с.

148. Сысоев Ю.Г. Расчёт пластин корпуса транспортных средств на воздушной подушке методом перемещений // Известия вузов. Нефть и газ. -2001. -№3.-С.72-81.

149. Сысоев Ю.Г. Исследование напряжённо-деформированного состояния конструкций специализированных транспортных средств для ремонта трубопроводов // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях

150. Сб. материалов международной н.-т. конф. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. -С. 95-100.

151. Сысоев Ю.Г. Прочность несущих конструкций наземных транспортных средств на воздушной подушке // Известия вузов. Нефть и газ. -2003. №1. -С. 91-98.

152. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. -М.: Гостехиздат, 1963. -636 с.

153. Улицкий Б.Е., Потапкин А.А., Руденко В.И. Пространственные расчёты мостов (с использованием ЭЦВМ). -М.: Транспорт, 1967.

154. Уманский А.А. Строительная механика самолёта. -М.: Оборонгиз,1961.

155. Фондер Г.А., Клаф Р.У. Явное добавление смещений тела как жёсткого целого в криволинейных конечных элементах // Ракетная техника и косманав-тика. -1973. -№3. -С.62-72.

156. Филин А.П. Матрицы в статике стержневых систем и некоторые элементы использования ЭЦВМ. -Л.: Стройиздат, 1966. -438 с.

157. Хома И.Ю. Об исследовании напряжённого состояния пластин с отверстиями //Прикладная механика. -Киев:Наукова думка. —1967.-Т.З, вып. 11. -С.32-39.

158. Черняк A.M. Практический расчет пластинчатых и пластинчато-стержневых систем // Сб. науч. трудов Томского инж.-строит. института. Томск: ТИСИ, 1966. -Вып. 12. - С. 36-41.

159. Черняк A.M. Экспериментальные исследования моделей неразрезных и подкреплённых в одном и двух направлениях пластин // Сб. науч. трудов Томского инж.-строит. института. Томск: ТИСИ, 1966. -Вып.12. - С41.-48.

160. Чувиковский B.C. Системный подход при анализе прочности и проектировании корпусных конструкций // Проблемы прочности судов. -Л.: Судостроение, 1975. -С.5-70.

161. Шапошников Н.Н. Расчет пластинок на изгиб по методу конечных элементов // Труды МИИТ. -М.: 1968. -Вып. 260.

162. Шиманский Ю.А. Изгиб пластин. -М.: ОНТИ, 1934.

163. Якубовский Ю.Е., Воронов B.C., Бочагов В.П. Исследование пластин при локальном воздействии нагрузок методом графической интерферометрии // Индустриализация нефтегазопромыслового строительства в Западной Сибири. -М.: ВНИИСТ, 1985. -С.20-27.

164. Якубовский Ю.Е., Колосов В.И., Фокин А.А. Нелинейный изгиб составной пластины // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1990. -№7. -С. 25-29.

165. Araldsen P.O., Roren E.M.Q. The finite Element Metod using Superele-ments. The SESAM 69 Sustem // Conf. on Modern Technigues of ship struct.Anaysis and Design. - University of Colifornia, Berkley, September, 1970.

166. Berechnung von Flachen und Raumtragwerken nach der Metode der finiten Elemente // Springer - Veplag Wien-New York, 1975. - Kolar V., Kratochvil I., Leitner F., Zenisek A.

167. Bernadou M. Variational formulation and approximation of junctions between thin shells // Proc. 5th. Int. Symp. Numer. Methods. Eng., Lausanne, Sept. 11-15.1989. Vol 1.- Southampton etc., Berlin etc., 1989. C.407-414.

168. Przemieniecki J.S. Theory of Matrix Structural Analysis / N / Y., "Mc G / raw - Hill Book Company", 1968.

169. Muller D. Math. Tabls and Other Aids Comput, 1956.

170. Brunner W. Momentenausgleichverfahren zur Berechnung ufender Platten fur gleichmassung verteilte Belastang, Schweizerishe Bauzeitung, 73. Jahrgang, Heft NR.50, 1955.

171. Jokota M. Fundamental formulars for slabs of plateconstruction bu asimilar method to the slope-deflection- method, proceedings of the Third Japan National Congress for applied Mechanics, Tokio, 1954.

172. Kadioglu Suat, Yahsi O. Selcuk. Indentation of a cantilever beam or plate // Int. J. Fract. -1995-1996. -74, №2. -C.99-130.

173. Schiavone P. Mixed problems in the theory of bending of elastic plates with transverse shear deformation // Quart.J. Mech. and Appl. Math -1997. -50, №2. -C.239-249.

174. Constanda Christian. Elastic boundary conditions in the theory of plates // Math, and Mech. Solids. -1997. -2, №2. -C.189-197. $ 200.Frangi Attilio, Bonnet Marc. A Galerkin symmetric and direct bie method for

175. Kirchhoff elastic plates: Formulation and implementation // Int. J. Nummer. Meth. Eng. -1998. -41, №2. -C.337-369.

176. Bottomley David J. The strain in an elastic plate // Jap. J. Appl. Phys. Pt 2. -1998. -37, №5b. -C.603-604.