Экспериментальный и численный анализ напряженно-деформируемого состояния цилиндрических резервуаров с вмятинами

Abstract

Рассматриваются результаты экспериментального исследования моделей конструкции резервуара. В качестве моделей резервуара используются цилиндрические панели. Такие конструкции с вмятинами достаточно точно моделируют напряженно-деформируемое состояние больших цилиндрических резервуаров с вмятинами. Представлены результаты экспериментального анализа напряженно- деформируемого состояния в зоне вмятины, которые получены тензометрированием конструкции. Особое внимание уделяется анализу коэффициента концентрации напряжений в области вмятины. Численно моделируется напряженно-деформируемое состояние всего цилиндрического резервуара со сферической вмятиной. Предполагается, что материал резервуара удовлетворяет закону Гука, а связь между напряжениями и перемещениями является линейной. Так как резервуар заполнен мазутом, то он находится под действием постоянного внутреннего давления. Для численного моделирования напряженно-деформируемого состояния применяется метод конечных элементов. Исследуется зависимость коэффициента концентрации напряжений от безразмерных параметров сферической вмятины.

Розглядаються модельні конструкцій для експериментального дослідження напружено-деформованого стану резервуарів із вм’ятинами. Наведено результати експериментальних досліджень напружено-деформованого стану у зоні вм’ятини. Для чисельного моделювання напружено-деформованого стану використовується метод скінченних елементів. Досліджується залежність коефіцієнта концентрацій напружень від параметрів сферичної вм’ятини.

The results of the experimental analysis of tanks models are considered. The cylindrical panels are used for the tank models. Such structures with imperfections describe the deflected mode of big cylindrical tanks with imperfections. The results of the experimental investigations of the deflected mode in the region of imperfections are presented. The results are obtained by tensometric approach. The stress concentration factors in the regions of imperfections are analyzed in details. The deflected mode of the cylindrical tank with spherical imperfections is simulated numerically. It is assumed that the tank material meets the Hooke law and deformations and displacements satisfy the linear equations. As the tank is filled by fuel oil, then the constant internal pressure acts on the internal surface. The finite element method is applied to simulate numerically the deflected mode. The dependence of the stress concentration factors on the dimensionless parameters of imperfections is analyzed.