Вплив параметрів попередньо напруженої обмотки на коливання вертикальних сталевих циліндричних резервуарів для нафти

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265107

Ключові слова:

резервуар для нафти, коливання резервуара, попередня напруга, натяг обмотки, чисельний метод

Анотація

Запропоновано аналіз частот та форм коливань резервуару об'ємом 3000 м3 з обмоткою з високоміцного сталевого дроту з діаметром 3 мм, 4 мм та 5 мм, нанесеного з кроком 1:3. Також для сили натягу витка в діапазоні від 0,2 до 0,8 границі плинності матеріалу дроту. Дослідження проводилось на основі методу скінчених елементів у програмному комплексі ANSYS для тривимірної геометричної моделі конструкції. При цьому в програмі враховувалася нерівномірна за висотою ширина циліндричної стінки з урахуванням висоти наливу на максимальну висоту та зусилля натягу обмотки.

Отримано, що зміна діаметра дроту обмотки не призводить до значної зміни спектра перших десяти значущих частот. А збільшення сили натягу дроту в обмотці призводить до зниження величин частот коливань. Виняток становить шоста частота. Її значення дорівнюють з точністю до однієї десятої Гц для всіх розрахункових випадків сили натягу витка в діапазоні від 0,2 до 0,8 границі плинності матеріалу дроту. Отримано форми коливань посиленого обмоткою резервуару. Зміна сили натягу дроту в обмотці не змінює кількість хвиль по окружній координаті на вільному краї конструкції. Проведено дослідження втрати стійкості стінки резервуара при розподіленому внутрішньому тиску. Порівняльний аналіз шостої форми коливань та форми втрати стійкості показує, що вони мають однакову кількість хвиль за окружною координатою.

Отримані результати дозволять ефективно використовувати попередню напругу для відбудови резервуара від резонансної частоти при експлуатації в сейсмічно небезпечних районах

Біографії авторів

Timur Tursunkululy, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

Doctoral Student

Department of Construction and Building Materials

Nurlan Zhangabay, Mukhtar Auezov South Kazakhstan University

PhD, Associate Professor

Department of Construction and Building 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

Посилання

  1. Wang, Y., Su, J., Wang, K., Zhang, B., Zhao, J., Liu, X. (2012). Distribution and accumulation of global deep oil and gas. Natural Gas Geoscience, 23 (3), 526–534. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/d1125d4c165d947e2573a3a7add987ce0517973d
  2. Hud, M. (2022). Simulation of the stress-strain state of a cylindrical tank under the action of forced oscillations. Procedia Structural Integrity, 36, 79–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.006
  3. Tursunkululy, T., Zhangabay, N., Avramov, K., Chernobryvko, M., Suleimenov, U., Utelbayeva, A. et. al. (2022). Strength analysis of prestressed vertical cylindrical steel oil tanks under operational and dynamic loads. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (116)), 14–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254218
  4. Jaramillo, F., Almazán, J. L., Colombo, J. I. (2022). Effects of the anchor bolts and soil flexibility on the seismic response of cylindrical steel liquid storage tanks. Engineering Structures, 263, 114353. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114353
  5. 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
  6. Suleimenov, U., Zhangabay, N., Abshenov, K., Utelbayeva, A., Imanaliyev, K., Mussayeva, S. et. al. (2022). Estimating the stressed-strained state of the vertical mounting joint of the cylindrical tank wall taking into consideration imperfections. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (117)), 14–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258118
  7. 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
  8. Yasniy, P. V., Mykhailyshyn, M. S., Pyndus, Yu. I., Hud, M. I. (2020). Numerical Analysis of Natural Vibrations of Cylindrical Shells Made of Aluminum Alloy. Materials Science, 55 (4), 502–508. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-020-00331-2
  9. Kuś, J., Wałach, S. (2021). Analysis of steel tank shell deformation and its impact on further utilisation. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 193, 104453. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2021.104453
  10. Avramov, K. V., Chernobryvko, M., Uspensky, B., Seitkazenova, K. K., Myrzaliyev, D. (2019). Self-sustained vibrations of functionally graded carbon nanotubes-reinforced composite cylindrical shells in supersonic flow. Nonlinear Dynamics, 98 (3), 1853–1876. doi: https://doi.org/10.1007/s11071-019-05292-z
  11. Avramov, K. V. (2006). Nonlinear forced vibrations of a cylindrical shell with two internal resonances. International Applied Mechanics, 42 (2), 169–175. doi: https://doi.org/10.1007/s10778-006-0072-5
  12. Avramov, K. V., Chernobryvko, M. V., Tonkonozhenko, A. M. (2018). Dynamics of solid propellant motor composite casing under impact pressure. Meccanica, 53 (13), 3339–3353. doi: https://doi.org/10.1007/s11012-018-0876-5
  13. Ghanbari Ghazijahani, T., Showkati, H. (2013). Experiments on cylindrical shells under pure bending and external pressure. Journal of Constructional Steel Research, 88, 109–122. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2013.04.009
  14. Joniak, S., Magnucki, K., Szyc, W. (2011). Buckling Study of Steel Open Circular Cylindrical Shells in Pure Bending. Strain, 47 (3), 209–214. doi: https://doi.org/10.1111/j.1475-1305.2009.00669.x
  15. Al-Yacouby, A. M., Hao, L. J., Liew, M. S., Ratnayake, R. M. C., Samarakoon, S. M. K. (2021). Thin-Walled Cylindrical Shell Storage Tank under Blast Impacts: Finite Element Analysis. Materials, 14 (22), 7100. doi: https://doi.org/10.3390/ma14227100
  16. 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
  17. Bragov, A., Konstantinov, A., Lomunov, A., Kruszka, L. (2021). Comparative analysis of dynamic strength and impact toughness of pipe steels. EPJ Web of Conferences, 250, 04002. doi: https://doi.org/10.1051/epjconf/202125004002
  18. Chernobryvko, M., Kruszka, L., Vorobiev, Y. (2014). Thermo-Elastic-Plastic Constitutive Model for Numerical Analysis of Metallic Structures under Local Impulsive Loadings. Applied Mechanics and Materials, 566, 493–498. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.566.493
  19. 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
  20. Prokopov, A. Ju., Tkacheva, K. E. (2015). A study of stress-strain state of Foundation of vertical vessel subject to dynamic operating loads. Engineering Journal of Don, 3. Available at: http://www.ivdon.ru/en/magazine/archive/n3y2015/3200
  21. Zhangabay, N., Sapargaliyeva, B., Utelbayeva, A., Kolesnikov, A., Aldiyarov, Z., Dossybekov, S. et. al. (2022). Experimental Analysis of the Stress State of a Prestressed Cylindrical Shell with Various Structural Parameters. Materials, 15 (14), 4996. doi: https://doi.org/10.3390/ma15144996
  22. Aydın Korucuk, F. M., Maali, M., Kılıç, M., Aydın, A. C. (2019). Experimental analysis of the effect of dent variation on the buckling capacity of thin-walled cylindrical shells. Thin-Walled Structures, 143, 106259. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106259
  23. Maslak, M., Pazdanowski, M., Siudut, J., Tarsa, K. (2017). Corrosion Durability Estimation for Steel Shell of a Tank Used to Store Liquid Fuels. Procedia Engineering, 172, 723–730. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.092
  24. 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
Influence of the parameters of the pre-stressed winding on the oscillations of vertical cylindrical steel oil tanks

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-31

Як цитувати

Tursunkululy, T., Zhangabay, N., Аврамов, К. В., Чернобривко, М. В., Suleimenov, U., & Utelbayeva, A. (2022). Вплив параметрів попередньо напруженої обмотки на коливання вертикальних сталевих циліндричних резервуарів для нафти . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (119), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265107

Номер

Том 5 № 7 (119) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Timur Tursunkululy, Nurlan Zhangabay, Konstantin Avramov, Maryna Chernobryvko, Ulanbator Suleimenov, Akmaral Utelbayeva

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.