Программирование

Численное моделирование напряжений в соединениях трубопроводов методом конечных элементов с использованием открытого программного обеспечения

В. А. Рукавишников, О. П. Ткаченко

Вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Хабаровск, Российская Федерация

Аннотация: Представлены результаты численного моделирования методом конечных элементов (МКЭ) в среде FreeCAD, подтверждающие гипотезу о возникновении сингулярности напряжений в L-образном изгибе трубопровода. Исследование проводилось на двух трехмерных моделях: гладком соединении труб с разрывом кривизны оси и угловом соединении с бесконечно большой кривизной на стыке. Разработанный алгоритм МКЭ позволил в единой трехмерной геометрии смоделировать оба типа соединений. Найден критический радиус кривизны, при котором напряжения в модели гладкого соединения достигают уровня напряжений в модели углового соединения. Результаты численного моделирования, представленные в статье, демонстрируют влияние геометрии соединения на распределение напряжений и подтверждают наличие сингулярности в гладких соединениях при малых радиусах кривизны. Работа способствует развитию методов анализа напряжений в сложных трубопроводных системах.

Ключевые слова: сингулярность напряжений, L-образный изгиб, метод конечных элементов, FreeCAD, численное моделирование, трубопроводы.

УДК: 519.63+519.688

MSC: 65N30, 65Y99

Поступила в редакцию: 13.03.2025

DOI: 10.14529/mmp250409