Теория расчета нефтяных аппаратов высокого давления

Расчеты выполняются точно методом конечных элементов в программных пакетах. Для тонкостенных оболочек до 50 мм могут быть применены плоские конечные элементы, для переходных и толстых оболочек применяют трехмерные пространственные конечные элементы. Вместе с тем и для тонких оболочек могут быть применены трехмерные конечные элементы. Плоские конечные элементы могут быть построены на теориях оболочек типа Кирхгофа-Лява или Тимошенко, трехмерные элементы строятся на теории упругости. В этом случае можно увидеть совпадение с нормами в применении теории оболочек для тонкостенных сосудов и теории упругости для толстостенных сосудов.

Аппараты высокого давления до 130 МПа рассчитываются по нормам по формулам теории упругости для задачи Ламе. Тонкостенные аппараты до 21 МПа по нормам рассчитываются по безмоментной теории тонких оболочек.

Критерий деления аппаратов на толстостенные и тонкостенные, равный 0,1, соответствуют точности теории оболочек типа Кирхгофа-Лява, свыше которого теория не должна применяться.

На этом основании для сосудов высокого давления теория тонких оболочек и нормативная методика для аппаратов до 21 МПа не применяются. Существует теория оболочек типа Власова с увеличенной точностью по сравнению, но она не применяется для толстостенных аппаратов высокого давления.

Академик Новожилов В.В. [1,с.205] указывает о том, что теория оболочек воспринимается как «надстройка» над теорией упругости и получена из последней путем постулирования допущений и сведения задачи к двухмерной.

Новожилов считал, что теорию оболочек необходимо рассматривать вместе с теорией упругости.

По мнению автора настоящей работы, теория тонких оболочек по сравнению с теорией упругости является технической теорией, менее обоснованной физически. Поэтому необходимо использовать для расчетов более точную и обоснованную теорию упругости. То есть нормы для сосудов высокого давления до 130МПа более обоснованы теоретически по сравнению с нормами для сосудов до 21МПа.

Теория упругости имеет трехмерную пространственную задачу и осесимметричную задачу. Эти две задачи могут применяться для расчета оболочек корпусов сосудов и аппаратов до 130МПа с учетом нюанса, состоящего в том, что трехмерная задача теории более обоснована по сравнению с осесимметричной задачей.

В трехмерной задаче теории упругости, корпус аппарата (оболочка) рассматривается как трехмерное твердое тело, к которому непосредственно приложены нагрузки.