CC BY
24
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МОДЕЛЕЙ СТАЛЬНЫХ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ Давлятов М.А.1, Мухамедов Ш.Т.2, Игамбердиев Б.Г.3 Email: Davlyatov17128@scientifictext.ru
1 Давлятов Мурат Ахмедович - кандидат технических наук, доцент, кафедра строительства зданий и сооружений; 2Мухамедов Шукур Толибжон угли - студент; 3Игамбердиев Бунёд Гайратович - ассистент, кафедра химической технологии, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье приводятся результаты исследований работы стальных цилиндрических резервуаров с гладкой и с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде цилиндрических панелей из листовой стали, прокатных швеллеров, швеллеров стальных гнутых равнополочных и С-образных профилей для хранения жидких нефтепродуктов, изготавливаемых в виде цилиндрических оболочек на моделях по компьютерной программе «ANSYS» (США) [1], при расчете которых вместе с собственным весом конструкции учитывались внутреннее давление, сейсмические силы в условиях 9-баллного землетрясения. Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, стальной резервуар, гладкий, усиленный, подкрепляющая цилиндрическая панель, прокатный швеллер, С-образный швеллер, G-образный гнутый профиль, прочность, устойчивость, напряжение.
STUDY OF WORK OF MODELS OF STEEL CYLINDRICAL
TANKS
Davlyatov M.A.1, Mukhamedov Sh.T.2, Igamberdiev B.G.3
1Davlyatov Murat Akhmedovich - Candidate of Technical Sciences, Docent, DEPARTMENT OF CONSTRUCTION OF BUILDINGS AND STRUCTURES;
2Mukhamedov Shukur Tolibjon ugli - Student;
3Igamberdiev Bunyod Gayratovich - Assistant, DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY, FERGANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: in this article presents the results of studies of the operation of steel cylindrical tanks with a smooth and reinforced vertical walls along the forming elements in the form of cylindrical panels of sheet steel, rolling channels, channels of steel bent equal and C-shaped profiles for storage of liquid petroleum products made in the form of cylindrical shells on models according to the computer program "ANSYS" (USA) [1], in the calculation of which, along with the internal design weight, internal pressure, seismic in the conditions of a 9-point earthquake.
Keywords: cylindrical shell, steel tank, smooth, reinforced, reinforcing cylindrical panel, rolling channel, C-shaped channel, G-shaped bent profile, strength, stability, stress.
УДК 624.0042 DOI: 10.20861/2304-2338-2018-128-005
Были рассмотрены модели стальных цилиндрических резервуаров с гладкой (без усиления) и с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде цилиндрических панелей из листовой стали, прокатных швеллеров, швеллеров стальных гнутых равнополочных и С-образных профилей гнутых равнополочных (рис.1). Расчеты выполнялись по компьютерной программе «ANSYS» (США) [1], при
котором вместе с собственным весом конструкции учитывался внутреннее давление, сейсмические силы в условиях 9-баллного землетрясения.
Размеры всех моделей резервуаров были приняты одинаковыми:
Высота резервуара Н=2960 мм;
Диаметр резервуара: ^=2800 мм (г=1400 мм);
Толщина стенки: t = 5 мм.
Материал резервуаров: сталь по ГОСТ 27772 марки С 285.
Размеры (параметры) вертикальных подкрепляющих элементов на всю высоту стенки резервуара составили:
1. У цилиндрических панелей из листовой стали длина дуги 5=454 мм, t=5 мм, А=22,7 см2. 2. У прокатных швеллеров №18 а: й=180 мм, Ь=74 мм, ^=5,1 мм, t = 9,3 мм,А=22,2 см2.3. У швеллеров стальных гнутых равнополочных по ГОСТ 8278-83*: Н=200 мм, Ь=100 мм, t=6 мм, А=22,4 см2.4. У С-образных профилей гнутых равнополочных 400х160х50х3 мм по ГОСТ 8282 -83*: А=24,01 см2.
Ь
Рис.1. Модели исследованных резервуаров - оболочек: а - гладкий (без усиления);
Ь - подкрепленные с цилиндрическими панелями; с-подкрепленные прокатными швеллерами; d - подкрепленные с равнополочными гнутыми швеллерами; е - подкрепленные с «С» образными гнутыми равнополочными профилями
Задавались следующие условия работы резервуаров:
Внутреннее рабочее давление хранящегося продукта: Р=10МПа.
Ускорение грунта основания: >=4 м/ см2.
Расчетная сейсмичность: 9 баллов.
Учитывался собственный вес конструкции.
Были определены деформации как основной оболочки резервуара, так и подкрепляющих панелей по направлениям осей X, Y, 2, нормальные и касательные напряжения.
Исследования работы резервуаров показали следующие результаты.
При заданных условиях работы - внутреннего давления Р=10 МПа, ускорения грунта основания: >=4м/ см2, воздействия сейсмической силы 9 баллов в гладких резервуарах в направлении осей X и Y развиваются деформации, составляющие соответственно значений 0,0021 и 0,0020 м, а в направлении оси 2 величина деформаций составили 0,0024. Величины нормальных напряжений составили: по оси Х3,05 • 108 Па, по оси Y 3,1 • 108 Па, а по оси 2 их значения были почти в 3 раза меньше и равнялись 1,17 • 108 Па. Касательные напряжения также изменялись в таком же характере и их величины соответственно составили тХу=1,6 • 108 , тж =1,6 • 108 и Туг= 4,9 • 107 Па.
Усиление стен моделей резервуаров вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде цилиндрических панелей из листовой стали и прокатных швеллеров привело к уменьшению деформаций и напряжений элемента. Напряженно -деформированное состояние моделей с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде цилиндрических панелей из листовой стали и прокатных швеллеров были почти одинаковыми и у них значения деформаций, нормальных и касательных напряжений оказались очень близкими. После окончания вышеприведенных воздействий на исследуемые модели наблюдается потеря устойчивости подкрепляющих панелей, а в стенке основной оболочки происходит
незначительные локальные потери устойчивости в виде небольших по размерам вмятины или выпучивания.
Максимальные и минимальные деформации растяжения и сжатия по осям X и Y диаметрально противоположно располагаются в стенках усиленных цилиндрическими панелями и прокатными швеллерами резервуаров сообразно градиенту воздействия сейсмических сил, в поперечных направлениях их значения намного меньше.
Максимальные и минимальные деформации растяжения и сжатия по оси 2 диаметрально противоположно располагаются в днище и верхнем покрытии резервуара, т.е. по высоте конструкции.
Максимальные и минимальные нормальные напряжения растяжения и сжатия по осям X и Y также диаметрально противоположно располагаются в стенке резервуара сообразно градиенту воздействия сейсмических сил, в поперечных направлениях их значения намного меньше.
Максимальные и минимальные нормальные напряжения растяжения и сжатия по оси 2 также диаметрально противоположно располагаются в днище и покрытии резервуара, а также в подкрепляющих панелях, в стенке основной оболочки их величина значительно меньше.
Максимальные и минимальные касательные напряжения по осям X и Y возникают во взаимно перпендикулярных плоскостях стенки резервуара. Значения касательных напряжений днища и покрытия значительно меньше чем стенки.
Касательные напряжения по осям YZ и XZ как в стенке основной оболочки, так и подкрепляющих панелей имеют максимальные и минимальные значения в местах примыкания днища и покрытия к стенке, при этом они располагаются вблизи соединения кромок подкрепляющих панелей к основной оболочке.
Напряженно-деформированное состояние моделей с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде равнополочных гнутых швеллеров и С-образных гнутых равнополочных профилей также были почти одинаковыми и у них значения деформаций, нормальных и касательных напряжений оказались близкими.
У моделей с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде равнополочных гнутых швеллеров и С-образных гнутых равнополочных профилей абсолютные значения деформаций по осям X и Y больше чем у других моделях, что очевидно является следствием тонкости (толщины стенки) профилей. Максимальные и минимальные деформации растяжения и сжатия по осям X и Y также диаметрально противоположно располагаются в стенках усиленных равнополочных гнутых швеллеров и С-образных гнутых равнополочных профилей резервуаров сообразно градиенту воздействия сейсмических сил, а в поперечных направлениях их значения намного меньше.
Максимальные деформации растяжения и сжатия по оси 2 располагаются в стенке и подкрепляющих панелях, а минимальные в днище и верхнем покрытии резервуара.
Максимальные и минимальные нормальные напряжения растяжения и сжатия по осям X и Y также диаметрально противоположно располагаются в стенке резервуара и подкрепляющих панелях сообразно градиенту воздействия сейсмических сил, в поперечных направлениях их значения намного меньше. Наблюдается полная потеря устойчивости всех подкрепляющих панелей, а в основной оболочки происходит локальные потери устойчивости в виде выпучивания стенки через определенные расстояния, приблизительно равные расстоянию между подкрепляющими панелями. При этом локальные потери устойчивости стенки основной оболочки более выраженные и больше по масштабам, чем в моделях с подкреплением цилиндрическими панелями и прокатных швеллеров.
По оси 2 также наблюдается похожая картина напряженно-деформированного состояния. Максимальные и минимальные нормальные напряжения растяжения и сжатия располагаются в стенке резервуара и подкрепляющих панелях.
Максимальные и минимальные касательные напряжения растяжения и сжатия располагаются в стенке резервуара и подкрепляющих панелях. Наблюдается полная потеря устойчивости всех подкрепляющих панелей, а в основной оболочки происходит локальные потери устойчивости в виде выпучивания стенки.
Самые простые подсчеты показали, что при подкреплении оболочек вертикальными дискретными ребрами цилиндрические панели из листовой стали дешевле обойдутся: по сравнению с швеллерами на 8 - 9%, по сравнению с равнополочными гнутыми швеллерами на 12 - 13%, по сравнению с «С» -образными равнополочными профилями на 13 - 14%[2].
Результаты измерений деформаций, нормальных и касательных напряжений в элементах исследованных резервуаров приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Деформации и напряжения в основной оболочке резервуаров
Показатели Гладкий резервуар без усиления Резервуар с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде
цилиндрических панелей из листовой стали прокатных швеллеров равнополочных гнутых швеллеров С-образных гнутых равнополочных профилей
1 2 3 4 5 6
Деформации по осям, м Х 0,0021 0,0019 0,0019 0,004 0,0064
У 0,0020 0,0019 0,0019 0,004 0,011
г 0,0024 0,00071 0,0006 0,006 0,00023
Нормальные напряжения, Па Ох 3,05 • 108 2,7 • 108 3,41 • 108 5,5 • 108 1,03 • 109
Оу 3,1 • 108 2,9 • 108 3,2 • 108 5,27 • 108 4,06 • 108
Ог 1,17 • 108 6,6 • 107 8,6 • 107 2,5 • 108 6,3 • 108
Касатель-ные напряжения Па Тху 1,6 • 108 1,4 • 108 1,5 • 108 2,76 • 108 2,7 • 108
Тхг 1,6 • 108 4,57- 107 5,55 • 107 3,2 • 108 2,2 • 108
Туг 4,9 • 107 4,8 • 106 2,66 • 107 5,61 • 108 2,5^ 108
Таблица 2. Деформации и напряжения в подкрепляющих панелях резервуаров
Показатели Резервуар с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде
цилиндрических панелей из листовой стали прокатных швеллеров равнополочных гнутых швеллеров С-образных гнутых равнополочных профилей
1 2 3 4 5
Деформации по осям, м Х 0,0019 0,0019 0,004 0,053
У 0,0018 0,0019 0,004 0,027
г 0,0002 0,0006 0,0005 0,00127
Нормальные напряжения, Па Ох 1,06 • 108 1,34 • 108 7,33 • 108 1,03 • 109
Оу 1,9 • 107 1,67 • 107 7,2 • 108 1,5 • 109
Ог 2,7 • 107 2,33 • 106 2,5 • 108 8,9 • 107
Касательные напряжения, Па Тху 1,07 • 107 1,27 • 107 3,9 • 108 1,23 • 109
Тхг 4,88 • 106 3,09^ 107 3,2 • 108 2,2- 108
Туг 4,7 • 107 2,66 • 108 1,61 • 108 4,5 • 108
Выводы:
1. Усиление основной оболочки резервуара вдоль вертикальных образующих различными панелями приводит к значительному повышению устойчивости и прочности конструкции. При прочих равных условиях наиболее эффективными являются подкрепляющие панели в виде цилиндрических панелей и прокатных швеллеров.
2. Напряженно-деформированное состояние моделей с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами всех видов почти
одинаковые. Значения деформаций растяжения и сжатия, нормальных и касательных напряжений развиваются сообразно и их значения близки.
Максимальные и минимальные касательные напряжения по осям X и Y возникают во взаимно перпендикулярных плоскостях стенки резервуара. Значения касательных напряжений днища и покрытия значительно меньше, чем напряжения стенки резервуара.
Наибольшие значения напряжений развиваются в местах примыкания днища и покрытия к стенке, при этом они распологаются вблизи соединения кромок подкрепляющих панелей к основной оболочке.
У моделей с усиленными вертикальными стенками вдоль образующих элементами в виде равнополочных гнутых швеллеров и С-образных гнутых профилей абсолютные значения деформаций по осям X и Yв два раза больше чем у других моделях, что очевидно является следствием тонкости профилей.
3. От совокупного воздействия всех факторов происходит полная потеря устойчивости всех подкрепляющих панелей, а в основной оболочки происходит локальные потери устойчивости в виде выпучивания стенки через определенные расстояния.
4. С учетом технико-экономических условий изготовления, стоимости «в деле» рекомендуется применение подкрепляющих элементов в виде цилиндрических панелей.
Список литературы /References
1. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера.
Практическое руководство. М.: Наука, 2003. 134 с.
2. ШНК 2.03.05-13.Стальные конструкции нормы проектирования.
Госархитектстрой. Ташкент, AQATM, 2013. 344 с.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ КАТЕГОРИЗАЦИИ
ГРАФИЧЕСКОГО КОНТЕНТА 1 2 Пучило Т.Н. , Щегрикович Д.В.
Email: РисИу1о17128@8с1еп1:1Пс1ех1:.ги
1 Пучило Татьяна Николаевна - магистрант; 2Щегрикович Дмитрий Васильевич - кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра интеллектуальных систем, факультет радиофизики и компьютерных технологий, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь
Аннотация: целью работы является разработка автоматической системы категоризации графического контента, применимой к реалистичным изображениям в реальном времени. Для достижения поставленной цели решаются такие задачи, как сравнительный анализ методов поиска и описания особых точек на изображениях, определение визуальных слов методом «Мешок визуальных слов», сравнительный анализ методов машинного обучения для решения задачи многоклассовой классификации, используется язык Python. Производится настройка параметров выбранного метода и разрабатывается программное решение в виде веб-приложения.
Ключевые слова: обработка изображений, ключевые точки, компьютерное зрение, многоклассовая классификация, машинное обучение.
