Расчет прочностных характеристик резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей с учетом начального неосесимметричного деформирования
Проведен расчет величин тензора напряжений, развивающихся в цилиндрической части резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей в случае критической ситуации взрывного характера. При этом учитывается начальное деформирование резервуара.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2020 |
| Размер файла | 24,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет прочностных характеристик резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей с учетом начального неосесимметричного деформирования
С.Д. Светличная, канд. техн. наук, доцент, УГЗУ
На основе прочностной пространственной теории производится расчет величин тензора напряжений, развивающихся в цилиндрической части резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей в случае критической ситуации взрывного характера. При этом учитывается начальное неосесимметричное деформирование резервуара.
Постановка проблемы. Оценка прочностного состояния резервуаров для хранения легковоспламеняющихся жидкостей относится к актуальным проблемам противопожарной защиты объектов. С технологической точки зрения удобно изготавливать резервуары цилиндрической формы.
Одной из проблем, возникающих при проектировании таких резервуаров, является точная оценка напряженного состояния их стенок при внутренних импульсных нагрузках, имитирующих силовое воздействие в критических ситуациях. В частности, может возникнуть случай, когда очаг инициирования находится не в центре резервуара, а на некоторой оси. Тогда для начального периода деформации можно рассматривать неосесимметричное нагружение цилиндрической части резервуара.
Оценка значений напряжений позволяет определить допустимую массу легковоспламеняющегося жидкого взрывчатого вещества, подрыв которого не приведет к нарушению целостности резервуара. Такой прогноз способствует предотвращению пожароопасных ситуаций.
Анализ последних исследований и публикаций. В настоящее время наиболее точную оценку компонент тензора напряжений дают теории, основанные на пространственном деформировании элементов конструкций. Поэтому деформирование цилиндрической части резервуара будем описывать уравнениями динамической теории упругости. В работе [1] исследуется прочностное состояние цилиндрических резервуаров в случае осесимметричного дефоромирования, то есть когда взрывная нагрузка прикладывается строго по центру внутренней цилиндрической поверхности. В данной статье рассмотрена задача более общего вида, учитывающая неосесимметричное нагружение цилиндрического слоя.
При разработке описанной далее методики используются также результаты работ [2-4].
Постановка задачи и ее решение. В качестве исходной модели будем рассматривать упругий толстостенный полый цилиндр, находящийся в условиях нестационарного плоского неосесимметричного деформирования.
Уравнения, описывающие нестационарное деформирование упругой среды, в случае плоской деформации в цилиндрической системе координат (r,и,t) имеют следующий вид [5]:
;
(1)
прочностный резервуар хранение легковоспламеняющийся
Здесь л, м - постоянные Ламэ, с - плотность материала, t - время, ur, uи - радиальное и окружное перемещения точек среды, Д - объемное расширение, щz - проекция вектора вращения на ось Z.
Для Д и щz справедливы следующие формулы:
;
.
Из системы уравнений (1), вводя лапласиан в цилиндрической системе координат
,
с помощью несложных преобразований получаем волновые уравнения для величин Д и щz:
; , (2)
где а, b - скорости соответственно продольных и поперечных волн возмущений, возникающих в материале среды.
Начальные условия для уравнений (1) примем нулевыми.
На внутренней и внешней поверхностях цилиндра задаются радиальные и окружные напряжения как функции времени и окружной координаты, моделирующие изменение импульсного давления на поверхностях резервуара:
; ;
; . (3)
Здесь R0, R1 - радиусы соответственно внутренней и внешней граничных поверхностей цилиндра.
Для отделения угловой координаты и в выражениях (1)-(3) применим разложение входящих в них функций в следующие ряды Фурье, в предположении, что деформирование цилиндра происходит симметрично относительно оси и=0
; ;
; ;
; ; (4)
; .
Для исключения временной переменной будем использовать интегральное преобразование Лапласа по времени [6]. Применяя разложения (4) и переходя в пространство изображений по Лапласу, с учетом нулевых начальных условий из уравнений (1) получим следующую систему уравнений:
;
, (5)
где - изображения соответствующих величин.
Аналогично из соотношений (2) получаются уравнения
;
. (6)
Уравнения (6) представляют собой модифицированные уравнения Бесселя относительно . Их общие решения записываются следующим образом:
;
,
где Сjn(S) (j=1,2,3,4) - произвольные функции параметра преобразования S, In(x) - модифицированная функция Бесселя мнимого аргумента, Kn(x) - функция Макдональда.
В силу произвольности функций Сjn(S) величины записываются в виде, удобном для перехода в пространство оригиналов. Подставляя их в формулы (5), получаем соотношения для . Затем полученные выражения подставляем в соотношения для коэффициентов разложений напряжений в изображениях в цилиндрической системе координат .
С использованием таблиц [6] и некоторых приемов операционного исчисления получаем выражения для коэффициетов разложений перемещений и напряжений в форме "бегущей волны".
Полученные соотношения для после подчинения их граничным условиям (3) превращаются в систему интегральных уравнений Вольтерра 1-го рода для функций Сjn(t) (j=1,2,3,4). С помощью численного подхода, который заключается в аппроксимации искомых функций кусочно-постоянными аналогами и сведении анализа системы интегральных уравнений к решению системы алгебраических уравнений, находим эти функции. Затем подставляем их в выражения для коэффициентов разложений напряжений и тем самым определяем значения напряжений в произвольный момент времени в любой точке толстостенного цилиндра.
Выводы. Представленная теория позволяет точно определить значения компонент тензора напряжений на основе приведенных формул. Данная методика довольно просто может быть обобщена для расчета резервуаров цилиндрической формы, выдерживающих большие динамические давления и выполненных из композитных материалов, например, в виде многослойной оболочки.
ЛИТЕРАТУРА
Светличная С.Д., Янютин Е.Г. Оценка динамической прочности резервуаров для хранения воспламеняющихся и взрывающихся жидкостей с целью предотвращения пожароопасных ситуаций.//Проблемы пожарной безопасности.-1998.-Вып. 3.- С. 135-137.
Гузь А.Н., Кубенко В.Д., Бабаев А.Э. Гидроупругость систем оболочек.-К.: Вища школа, 1984.-208 с.
Янютин Е.Г. Импульсное деформирование упругих элементов конструкций.-К.: Наук. думка, 1993.-147 с.
Янютин Е.Г., Янчевский И.В. Импульсные воздействия на упруго деформируемые элементы конструкций.-Харьков: ХГАДТУ (ХАДИ), 2001.-184 с.
5. Ляв А. Математическая теория упругости.- М.-Л.: Гостехиздат, 1935.- 674 с.
6. Диткин В.А., Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению.-М.: Высш. шк., 1965.-467 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Условия безопасной перевозки газов сжатых, сжиженных и растворенных под давлением, легковоспламеняющихся жидкостей, легковоспламеняющихся твердых веществ, самовозгорающихся веществ, веществ, выделяющих воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой.
реферат [19,8 K], добавлен 23.05.2014Расчет необходимого времени эвакуации людей. Определение коэффициента теплопотерь, полноты горения. Удельная изобарная теплоемкость газа в помещении. Горение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Изменение массы выгорающего материала во времени.
лабораторная работа [69,3 K], добавлен 13.07.2015Физико-химические свойства и характеристика бензола, метод его промышленного получения. Расчет избыточного давления взрыва для индивидуальных горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Категории помещений по пожарной опасности.
курсовая работа [143,0 K], добавлен 25.01.2012Противопожарная защита объектов добычи, переработки и хранения нефтепродуктов. Основное оборудование резервуаров. Системы пожарной защиты. Причины возникновения пожаров, способы и правила их тушения. Охлаждение горящего резервуара, система его орошения.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.03.2018Анализ пожарной опасности технологической системы РВС-ЛВЖ: уровень взрывоопасности, частота возникновения пожаров. Геометрические параметры пожарной опасности разлива легковоспламеняющихся жидкостей. Расчет опасных факторов пожара и тепловых нагрузок.
курсовая работа [490,2 K], добавлен 29.10.2014Комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации пожаров. Пожарная безопасность промышленных предприятий. Предупреждение пожаров. Хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Санитарно-защитные зоны.
учебное пособие [20,4 K], добавлен 24.03.2009Пожары, произошедшие с 1970 по 1990 гг. на территории бывшего СССР. Состояние водоснабжения и противопожарной защиты резервуарного парка "Ярославского нефтеперерабатывающего завода". Технология хранения нефти и нефтепродуктов на товарно-сырьевой базе.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 12.09.2013Классификация инициаторов горения, используемых для поджогов. Полевые методы обнаружения инициаторов горения на местах пожаров. Нетрадиционные инициаторы горения. Лабораторные инструментальные методы обнаружения легковоспламеняющихся жидкостей.
презентация [458,4 K], добавлен 26.09.2014Краткое описание технологического процесса хранения легковоспламеняющейся жидкости в таре. Определение физико-химических свойств вещества. Проведение экспертизы электротехнической части проекта помещения склада тарного хранения метилдихлорсилана.
курсовая работа [106,0 K], добавлен 09.05.2012Чрезвычайные ситуации природного характера и их отличительные особенности, причины и правила поведения. Принципы и направления прогнозирования цунами. Проседание при удалении грунтовых жидкостей. Цунами в истории Земли, их исследование и результаты.
реферат [21,8 K], добавлен 09.02.2012Герметично закрытые емкости, предназначенные для осуществления химических и тепловых процессов, для хранения и перевозки сжатых, сжиженных газов и жидкостей. Требования к устройству, монтажу, ремонту и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
реферат [649,0 K], добавлен 24.03.2009Организация тушения пожара. Средства и способы тушения пожара. Методика расчета сил и средств. Использование стационарных систем тепловой защиты и тушения пожара. Горение жидкостей с открытой поверхности, паров жидкостей и газов в виде факелов.
курсовая работа [235,7 K], добавлен 13.02.2015Причины получения термических ожогов. Воспламенение различных органических веществ. Отгонка из вытяжек и перегонка таких легковоспламеняющихся веществ. Работа с кислотами и щелочами, со щелочными металлами, с металлической ртутью и ее соединениями.
реферат [24,4 K], добавлен 19.02.2011Аварии на энергетических газопроводах, нефтепроводах и продуктопроводах. Оценка обстановки на территории г. Витебска и области в случае чрезвычайных ситуаций природного и экологического характера. Действие ионизирующего излучения на организм человека.
контрольная работа [29,6 K], добавлен 12.03.2012Обоснование требований по инженерному оборудованию площадки открытого хранения и размещению боеприпасов. Расчет размеров обваловки, потребного количества грунта, молниезащиты ПОХ. Определение количества средств пожаротушения и мест расположения водоемов.
курсовая работа [374,7 K], добавлен 31.08.2014Анализ различного вида аварий, имевших место на нефтебазах в нашей стране и за рубежом. Причинно-следственный анализ аварий вертикальных стальных резервуаров. Расчет категории помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
дипломная работа [271,2 K], добавлен 08.09.2014Прогнозирование химической обстановки при разрушении резервуаров с ОХВ. Расчет суммарного эквивалентного количества хлора, перешедшего во вторичное облако. Определение возможных потерь персонала. Первичные действия во время аварии. Оповещение персонала.
курсовая работа [44,0 K], добавлен 04.01.2009Альтернативные способы хранения и удаления отходов. Технология обращения с радиоактивными отходами на разных этапах становления атомной промышленности, ее особенности. Классификация жидких и твердых отходов. Проблема хранения и утилизации плутония.
презентация [464,7 K], добавлен 10.02.2014Определение чрезвычайной ситуации и ее классификация. Действия территориальных управлений ЧС в случае предвиденной катастрофы. Виды природных стихийных бедствий, проявляемых на территории России. Факторы выживания и правила поведения в зоне бедствия.
презентация [1,8 M], добавлен 19.11.2011Основные требования к устройству помещений для хранения огнеопасных и взрывоопасных средств: изолированность, сухость, защищенность от света, прямых солнечных лучей, атмосферных осадков и грунтовых вод. Хранение и обращение с кислородными баллонами.
презентация [74,0 K], добавлен 21.01.2016
