517:519.6 О построении адекватных и экономичных математических моделей в задачах постоянного мониторинга особо опасных и технически сложных объектов

Трутаев С. Ю. (АО "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения")

НАПРЯЖЕННО–ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОПАСНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОБЪЕКТ, ОСОБО ОПАСНЫЙ И ТЕХНИЧЕСКИ СЛОЖНЫЙ ОБЪЕКТ, ПОСТОЯННЫЙ МОНИТОРИНГ


doi: 10.18698/2309-3684-2021-1-3148


Обсуждается возможность построения адекватных и экономичных математических моделей особо опасных и технически сложных объектов при решении задач мониторинга их динамического напряженно-деформированного состояния с использованием метода конечных элементов. Желаемый результат достигается на основе применения разработанных объемных конечных элементов со смешанной степенью интерполяции, как геометрии, так и перемещений для всех ребер. При этом реализована возможность сочетания, как субпараметрического, так и изопараметрического подходов при варьировании степенью интерполирующих полиномов от одного до трех в пределах каждого элемента. Представлены результаты оценки эффективности предлагаемого подхода на примере решения модельной задачи, о свободных колебаниях трубопровода. Предложенное семейство объемных конечных элементов реализовано в конечно-элементном пакете COMPASS, а также в специализированном программном комплексе MStruct, предназначенном для постоянного мониторинга промышленного оборудования, а также зданий и сооружений в режиме реального времени. Представлен пример практического применения разработанного программного обеспечения для мониторинга динамического напряженно-деформированного состояния оборудования опасного производственного объекта.


ГОСТ Р 22.1.12–2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования. Введ. 2005-09-15. Москва, Стандартинформ, 2005, 13 с.
Градостроительный кодекс Российской Федерации: Федеральный закон от 29 дек. 2004 г. № 190–ФЗ: принят Государственной Думой 22 дек. 2004 г.: одобрен Советом Федерации 24 дек. 2004 г.: [ред. от 31 июля 2020 г.]. Собрание законодательства Российской Федерации, 2004.
Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. Москва, Мир, 1975, 541 с.
Bathe K.J. Finite Element Procedures. New Jersey, Prentice Hall Publ., 2014, 1043 p.
Saeed M. Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS. London, Pearson Publ., 2014, 936 p.
Kohnke P. ANSYS, Inc. Theory. Release 5.7. Canonsburg, ANSYS, Inc., 2001, 1266 p.
Stein E. Error — controlled adaptive finite elements in solid mechanics. Chichester, Wiley Publ., 2003, 410 p.
MSC.Nastran 2004. Reference Manual. USA, MSC.Software Corporation, 2003, 1008 p.
Свидетельство № 2014619601 Программа структурного мониторинга технологического оборудования, зданий и сооружений (MStruct): свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ / С.Ю. Трутаев, В.В. Трутаева; заявитель и правообладатель ОАО «ИркутскНИИхиммаш» — № 2014617158; заявл. 20.07.2004; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.10.2004. — [1].
ГОСТ Р 55431–2013. Системы трубопроводные. Расчетно–экспериментальный метод оценки динамического напряженно–деформированного состояния. Введ. 2013-12-01 Москва, Стандартинформ, 2014, 14 с.
Пат. 2626391 Российская Федерация, МПК G01M 7/00 (2006.01). Способ мониторинга напряженно–деформированного состояния объектов повышенной опасности / С.Ю. Трутаев, К.А. Кузнецов. — № 2016135360; заявл. 30.08.2016; опубл. 26.07.2017, Бюл. № 21. — 7 с.
Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. Москва, Стройиздат, 1982, 448 с.
Гроп Д. Методы идентификации систем. Москва, Мир, 1979, 302 с.
Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. Москва, Мир, 1985, 509 с.
Трутаева В.В., Погодин В.К., Безделев В.В. Применение программной системы COMPASS для расчета машиностроительных деталей и конструкций. Материалы III международной конференции «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2006, т. 3, с. 82–86.
Безделев В.В., Буклемишев А.В. Программная система COMPASS: Руководство пользователя: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению «Строительство». Иркутск, Изд-во ИГТУ, 2000, 120 с.
Преженцева В.В. Иерархия объемных конечных элементов с переменным числом узлов на ребрах. Вестник Иркутского государственного технического университета, 2004, № 4 (20), с. 179–180.
Безделев В.В., Преженцева В.В. Функции формы тетраэдрального конечного элемента с переменным числом промежуточных узлов на ребрах. Вестник Иркутского государственного технического университета, 2007, № 2–1 (30), с. 91–98.
Преженцева В.В., Безделев В.В. Иерархия двумерных и трехмерных конечных элементов с переменным числом узлов в программной системе COMPASS. Вестник НГАСУ, 2005, т. 8, № 2, с. 71–78.
Преженцева В.В., Безделев В.В. Доказательство совместимости конечных элементов различных топологических типов. Новые технологии в инвестиционно–строительной сфере и ЖКХ, 2005, т. 1, № 2, с. 15–19.
Трутаева В.В., Безделев В.В. Топологическая совместимость объемных конечных элементов с переменным числом узлов на ребрах. Материалы III международной конференции «Проблемы механики современных машин», Улан-Удэ, 2006, т. 1, с. 246–249.
Трутаев С.Ю., Трутаева В.В. Разработка иерархии конечных элементов с переменным числом узлов на ребрах для исследования напряженно–деформированного состояния объектов машиностроения. Системы. Методы. Технологии, 2014, № 3 (23), c.90–94.
Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. Москва, Физматгиз, 1963, 456 с.
Кузнецова Т.В., Краснокутский А.Н. Опыт расчета и проектирования трансферных трубопроводов. Технологии нефти и газа, 2012, № 3 (80), c.54–55.


Трутаев С.Ю. О построении адекватных и экономичных математических моделей в задачах постоянного мониторинга особо опасных и технически сложных объектов. Математическое моделирование и численные методы, 2021, № 1, с. 31–48.



Скачать статью

Количество скачиваний: 269