Ткаченко О.П. 1
1 Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук
Создан алгоритм моделирования трубопровода в пакете прикладных программ FreeCAD. Он предусматривает создание твердотельной 3D-модели, построение сетки метода конечных элементов, внесение данных, настройку решателя, постановку вычислительных экспериментов, визуализацию результатов расчетов. Построены конечно-элементные модели для двух задач: задачи с сильной особенностью в виде линии излома поверхности трубы и задачи со слабой особенностью в виде линии скачкообразного изменения кривизны поверхности. Выполнены численные эксперименты, проведено сравнение их результатов с литературными данными и между собой. В итоге сравнения результатов с литературными данными установлено, что построенные математические модели адекватно описывают механическую систему как с качественной, так и с количественной точки зрения. Качественная верификация выполнена путем сравнения результатов с данными анализа других моделей. Количественная верификация выполнена путем сравнения результатов решения в FreeCAD задачи Ламе для трубы с известным точным решением. В итоге сравнения результатов решения двух модельных задач установлено, что в задаче с сильной особенностью эквивалентные напряжения меняются с большим градиентом в окрестности особенности, чем в задаче со слабой особенностью. Более того, в окрестности линии излома на внутренней стороне угла напряжения превышают предел текучести. С другой стороны, гистограмма распределения напряжений по узлам сетки показала, что это превышение наблюдается в относительно небольшом числе узлов.
0 KB
трубопровод
оболочка с линией излома
концентраторы напряжений
метод конечных элементов
пакеты прикладных программ для ЭВМ
1. Geon H.L., Jung K.S., Jeom K.P. Condition assessment of damaged elbow in subsea pipelines. Ships and Offshore Structures. 2017. Vol. 12. No. 1. P. 135–151. DOI: 10.1080/17445302.2015.1116245.
2. Klar A., Marshall A.M. Shell versus beam representation of pipes in the evaluation of tunneling effects on pipelines. Tunnelling and Underground Space Technology. 2008. Vol. 23. P. 431–437. DOI: 10.1016/j.tust.2007.07.003.
3. Ткаченко О.П. Сравнение результатов вычислительного эксперимента по двум математическим моделям трубопровода // Математическое моделирование, компьютерный и натурный эксперимент в естественных науках. 2018. № 1. С. 46–53. DOI: 10.13140/RG.2.2.20570.59846.
4. Гольденвейзер А.Л. Теория упругих тонких оболочек. М.: Наука, 1976. 512 с.
5. Tamba?a J., Tutek Z. A new linear Naghdi type shell model for shells with little regularity. Applied Mathematical Modelling. 2016. Vol. 40. P. 10549–10562. DOI: 10.1016/j.apm.2016.07.007.
6. Muftah A.M. CFD Modeling of elbow and orifice meters. Sirte University Scientific Journal (Applied Sciences). 2017. Vol. 7. No. 1. P. 15–32.
7. Lee H.H. Mechanics of Materials Labs with SolidWorks Simulation. USA: SDC Publications, 2014. 278 p.
8. Collette B. FreeCAD for inventors: practical examples and clear descriptions. USA: Purple Squirrel Productions LLC, 2018. 218 p.
9. Rukavishnikov V.A., Tkachenko O.P. Mathematical model of the pipeline with angular joint of elements. Mathematical Methods in the Applied Sciences. 2020. vol. 43. no. 13. P. 7550–7568. DOI: 10.1002/mma.5751.
10. Sachidanand J. FreeCAD exercises: 200 practice exercises for FreeCAD and other feature-based 3D modeling software. USA: Independently Published, 2019. 111 p.
11. Рябоконь А.С., Ткаченко О.П. Алгоритм численного анализа кручения стержней прокатного профиля в пакете прикладных программ FreeFEM++ // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 5. С. 96–100. DOI: 10.17513/snt.38038.
12. Седов Л.И. Механика сплошной среды: В 2 т. Т. 2. СПб.: Лань, 2004. 560 с.
Библиографическая ссылка
Ткаченко О.П. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДА С ИЗЛОМОМ ПРОФИЛЯ В ПАКЕТЕ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ FREECAD // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 11-1. С. 73-78;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38301 (дата обращения: 01.07.2026).