МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОДВОДНОГО ГАЗОПРОВОДА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВНОЙ НАГРУЗКИ

Сведения об авторах
  • Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация

Аннотация

Моделируется процесс деформирования подводного двухслойного газопровода при взрыве близко расположенного заряда октогена. Для моделирования применяется специально разработанный авторский пакет программ для решения трехмерных динамических задач взаимодействия упругопластических конструкций со сжимаемыми средами, основанный на единой схеме Годунова повышенной точности для расчета совместного движения как газовых, жидкостных, так и упругопластических сред. В пакете применен эйлерово-лагранжев подход с явным выделением подвижных контактных поверхностей между различными средами. Используются три типа расчетных сеток для каждой из сред. Это лагранжевые поверхностные сетки в виде непрерывного набора треугольников для задания начальной геометрии тел и для их сопровождения в процессе расчета и два вида автоматически генерируемых в процессе расчета объемных трехмерных сеток. Инициация заряда, имеющего сферическую форму, производится в его центре. Для описания процесса распространения установившейся детонации применяется гидродинамическая теория детонации. Сформированные при взрыве в окружающей жидкости ударные волны взаимодействуют с фрагментом двухслойного трубопровода и жестким дном. Анализируются волновые процессы как в стальной трубе, так и в утяжеляющей ее бетонной оболочке. Оцениваются нагрузки на трубопровод в зависимости от расстояния до заряда. Показано возможное разрушение как стальной, так и бетонной утяжеляющей оболочки в областях растягивающих деформаций, формирующихся в местах максимального изгиба трубопровода. Показано, что близость дна может существенно усилить воздействие взрывного нагружения за счет действия отраженных от дна ударных волн.

Ключевые слова

подводный газопроводвзрывтрехмерная задачачисленное моделированиесхема Годуноваповышенная точностьэйлерово-лагранжев подходупругопластическое деформирование.

Литература

  1. 1.Замышляев, Б.В. Динамические нагрузки при подводном взрыве / Б.В. Замышляев, Ю.С. Яковлев. – Л.: Судостроение, 1967. – 387 с. Scholar
  2. 2.Explosion Hazards and Evaluation / W.E. Baker [et al.]. – Elsevier Scientific Publishing Company Amsterdam – Oxford – New York, 1983. – 840 p. DOI: 10.1016/0010-2180(85)90099-9 Scholar
  3. 3.Surov, V.S. Modeling of the interaction of an underwater shock wave and an obstacle in the presence of a bubble screen / V.S. Surov // J. Eng. Phys. Thermophys. – 2016. – Vol. 89, no. 1. – P. 90–99. DOI: 10.1007/s10891-016-1355-2 Scholar
  4. 4.Оценка параметров ударных волн при разрушении морских и сухопутных участков магистральных газопроводов / С.И. Сумской [и др.] // НТС. Вестник газовой науки. – 2020. – № 3(45). – С. 72–79. Scholar
  5. 5.Абузяров, К.М. Метод распада разрывов в трехмерной динамике упругопластических сред / К.М. Абузяров // Проблемы прочности и пластичности. – 2020. – Т. 82, № 3. – С. 5–17. DOI: 10.32326/1814-9146-2020-82-3-377-389 Scholar
  6. 6.Численная методика решения трехмерных задач взаимодействия высокоскоростных газовых струй с упругопластическими преградами / М.Х. Абузяров [и др.] // ВАНТ. Сер. Математическое моделирование физических процессов. – 2021. – Вып. 4. – С. 24–40. Scholar
  7. 7.Численное решение трехмерных задач ударного взаимодействия упругопластических тел в эйлеровых переменных на базе модифицированной схемы Годунова / М.Х. Абузяров [и др.] // ВАНТ. Сер. Математическое моделирование физических процессов. – 2023. – Вып. 3. – С. 16–29. Scholar
  8. 8.Meyers, A. Choice of objective rate in single parameter hypoelastic deformation cycles / A. Meyers, H. Xiao, O.T. Bruhns // Computers and Structures. – 2006. – Vol. 84. – P. 1134–1140. DOI: 10.1016/j.compstruc.2006.01.012 Scholar
  9. 9.Применение схемы Годунова для решения трехмерных задач высокоскоростного взаимодействия упругопластических тел / К.М. Абузяров [и др.] // Математическое моделирование. – 2023. – Т. 35, № 8. – С. 97–115. DOI: 10.20948/mm-2023-08-07 Scholar
  10. 10.Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К. Годунов [и др.]. – М.: Наука, 1976. – 400 с. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 2, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
17.06.2024
В выпуске
17.06.2024
Выпуск
№ 2 (2024)
Поделиться