Аналіз міцності попередньо напружених вертикальних циліндричних сталевих резервуарів для нафти при експлуатаційних та динамічних навантаженнях

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254218

Ключові слова:

сталевий резервуар, попередня напруга, коливання резервуару, експлуатаційні навантаження, крок намотування

Анотація

Запропоновано дослідження впливу типу обмотки на напружено-деформований стан стінки сталевого циліндричного резервуара, заповненого нафтою до заданого рівня. Аналізувалися форми вільних коливань нафти у резервуарі та вплив типу обмотки на власні частоти конструкції. Оцінка напруги в стінці резервуара проводилася на основі скінчено-елементного деформування тривимірної моделі конструкції під дією розподіленого тиску нафти на внутрішню поверхню стінки та напруги на зовнішній поверхні стінки. Напруга створювалася з обмотки різного типу з урахуванням рівня наливу нафти, кроку намотування обмотки та механічних характеристик нитки.

Проведено дослідження напружено-деформованого стану циліндричного резервуару з обмоткою при повному, половинному заповненні нафтою та без нафти. Моделювалися три варіанти обмотки: з одним, з подвійним та потрійним інтервалом. Розглядалися два типи обмотки: із високоміцного сталевого дроту та з композитної нитки. Отримано, що при обмотці стінки резервуару сталевим дротом із потрійним інтервалом напруга в конструкції не перевищує 34,2 % границі плинності. При цьому висота наливу нафти істотно не впливає на її міцність. Використання композитної нитки призводить до зростання напруги до 47,2 % від границі плинності, але дозволяє знизити масу резервуара з обмоткою. При обмотці композитною ниткою з потрійним інтервалом маса конструкції збільшується лише на 3,6 %. Отримані результати дозволять ефективно використовувати попередню напругу з метою покращення міцності та динамічних характеристик у досліджуваних конструкціях з урахуванням обмотки з різних матеріалів

Біографії авторів

Timur Tursunkululy, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctoral Student

Department of Construction and Construction Materials

Nurlan Zhangabay, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Construction and Construction Materials

Костянтин Віталійович Аврамов, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України

Доктор технічних наук, професор

Відділ надійності та динамічної міцності

Марина Вікторівна Чернобривко, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України

Доктор технічних наук

Відділ надійності та динамічної міцності

Ulanbator Suleimenov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Architecture

Akmaral Utelbayeva, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor

Department of Chemistry

Bolat Duissenbekov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD

Department of Construction and Construction Materials

Yermurat Aikozov, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Master's Student

Department of Construction and Construction Materials

Bakdaulet Dauitbek, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Master's Student

Department of Construction and Construction Materials

Zhuldyz Abdimanat, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Student

Department of Construction and Construction Materials

Посилання

  1. Semenets, S. N., Nasonova, S. S., Vlasenko, Y. E., Krivenkova, L. Y. (2018). Calculation models of reliability of petroleum reservoirs. Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture, 1, 60–67. doi: https://doi.org/10.30838/j.bpsacea.2312.170118.52.40
  2. Zamikhovskyi, L. M., Pankiv, Kh. V., Pankiv, Yu. V., Dorofei, I. R. (2013). Metod i systema kontroliu zminy napruzheno deformovanoho stanu stinky vertykalnykh stalevykh tsylindrychnykh rezervuariv. Naftohazova enerhetyka, 1 (19), 99–108. Available at: http://elar.nung.edu.ua/bitstream/123456789/3057/1/3313p.pdf
  3. Suleimenov, U., Zhangabay, N., Utelbayeva, A., Azmi Murad, M. A., Dosmakanbetova, A., Abshenov, K. et. al. (2022). Estimation of the strength of vertical cylindrical liquid storage tanks with dents in the wall. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (115)), 6–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252599
  4. Suleimenov, U., Zhangabay, N., Utelbayeva, A., Ibrahim, M. N. M., Moldagaliyev, A., Abshenov, K. et. al. (2021). Determining the features of oscillations in prestressed pipelines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (114)), 85–92. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.246751
  5. Ainabekov, A. I., Suleimenov, U. S., Avramov, K. V., Moldagaliyev, A. B., Kambarov, M. A., Serikbayev, T. T., Abshenov, Kh. A. (2016). Experimental vibration analysis of prestressed main pipelines. Journal of Mechanical Engineering, 19 (1), 21–27. doi: https://doi.org/10.15407/pmach2016.01.021
  6. Fan, Y., Hunt, J., Wang, Q., Yin, S., Li, Y. (2019). Water tank modelling of variations in inversion breakup over a circular city. Building and Environment, 164, 106342. doi: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106342
  7. Martynenko, G., Avramov, K., Martynenko, V., Chernobryvko, M., Tonkonozhenko, A., Kozharin, V. (2021). Numerical simulation of warhead transportation. Defence Technology, 17 (2), 478–494. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.03.005
  8. Fomin, O., Lovska, A., Melnychenko, O., Shpylovyi, I., Masliyev, V., Bambura, O., Klymenko, M. (2019). Determination of dynamic load features of tank containers when transported by rail ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (101)), 19–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177311
  9. Wang, Z., Hu, K., Zhao, Y. (2022). Doom-roof steel tanks under external explosion: Dynamic responses and anti-explosion measures. Journal of Constructional Steel Research, 190, 107118. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2021.107118
  10. Rastgar, M., Showkati, H. (2018). Buckling behavior of cylindrical steel tanks with concavity of vertical weld line imperfection. Journal of Constructional Steel Research, 145, 289–299. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.02.028
  11. Gatti, P. L. (2020). Advanced Mechanical Vibrations: Physics, Mathematics and Applications. CRC Press, 338. doi: https://doi.org/10.1201/9781351008600
  12. Degtyarev, K., Glushich, P., Gnitko, V., Strelnikova, E. (2015). Numerical simulation of free liquid-induced vibrations in elastic shells. International Journal of Modern Physics and Applications, 1 (4), 159–168. doi: https://doi.org/10.13140/RG.2.1.1857.5209
  13. Breslavsky, I. D., Avramov, K. V. (2010). Nonlinear modes of cylindrical panels with complex boundaries. R-function method. Meccanica, 46 (4), 817–832. doi: https://doi.org/10.1007/s11012-010-9340-x
  14. Usatova, O., Strelnikova, E. (2020). Simulation of liquid movement in cylindrical shells. Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University, Series «Mathematical Modeling. Information Technology. Automated Control Systems», 48, 81–88. Available at: https://periodicals.karazin.ua/mia/article/view/17033
  15. Idesman, A., Bhuiyan, A., Foley, J. R. (2017). Accurate finite element simulation of stresses for stationary dynamic cracks under impact loading. Finite Elements in Analysis and Design, 126, 26–38. doi: https://doi.org/10.1016/j.finel.2016.12.004
  16. Śliwa, A., Kwaśny, W., Nabia k, M., Dziwis, R. (2019). Numerical Analysis of Static Tensile Test of the Sample Made of Polyethylene Reinforced by Halloysite Nanoparticles. Acta Physica Polonica A, 136 (6), 996–1000. doi: https://doi.org/10.12693/aphyspola.136.996
  17. Ye, Z., Birk, A. M. (1994). Fluid Pressures in Partially Liquid-Filled Horizontal Cylindrical Vessels Undergoing Impact Acceleration. Journal of Pressure Vessel Technology, 116 (4), 449–458. doi: https://doi.org/10.1115/1.2929615

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-28

Як цитувати

Tursunkululy, T., Zhangabay, N., Аврамов, К. В., Чернобривко, М. В., Suleimenov, U., Utelbayeva, A., Duissenbekov, B., Aikozov, Y., Dauitbek, B., & Abdimanat, Z. (2022). Аналіз міцності попередньо напружених вертикальних циліндричних сталевих резервуарів для нафти при експлуатаційних та динамічних навантаженнях . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (116), 14–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254218

Номер

Том 2 № 7 (116) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Timur Tursunkululy, Nurlan Zhangabay, Konstantin Avramov, Maryna Chernobryvko, Ulanbator Suleimenov, Akmaral Utelbayeva, Bolat Duissenbekov, Yermurat Aikozov, Bakdaulet Dauitbek, Zhuldyz Abdimanat

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.