Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Применение двухпараметрической механики разрушения для анализа трещиностойкости трубопроводных систем

Опубликовано: 26.10.2026

Авторы: Покровский А.М., Захаров П.М., Казанцев А.И.

Опубликовано в выпуске: #10(178)/2026

DOI:

Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела

Для модели трубы с продольной трещиной и растянутой в двух направлениях пластины с трещиной проведено сравнение результатов численного расчета в конечно-элементном комплексе ANSYS основных параметров двухпараметрической линейной механики разрушения. В частности, были рассмотрены коэффициент интенсивности напряжений, а также несингулярные Тхx- и Тzz-напряжения, входящие в асимптотическое распределение Вильямса для напряжений в окрестности фронта трещины в трехмерном теле. Показано, что для анализа трещиностойкости газопровода без потери точности можно использовать расчетную модель пластины. При этом количество конечных элементов по сравнению с моделью трубы уменьшается более чем в 3 раза. Проведена оценка трещиностойкости линейного участка магистрального газопровода с продольной поверхностной полуэллиптической трещиной на удалении от поперечного сварного шва. Установлено, что однопараметрический силовой критерий разрушения Ирвина дает заниженные результаты в сопоставлении с более точным двухпараметрическим критерием разрушения, учитывающим двухосное стеснение деформаций по фронту трещины. Показано, что по мере увеличения отношения полудлины полуэллиптической продольной поверхностной трещины в газопроводе к ее глубине критическая глубина трещины уменьшается.

EDN  WKOWAY


Литература
[1] Мураткин Ф.А. Классификация методов решения задач обеспечения прочности и устойчивости подводных переходов магистральных газопроводов. Проблемы функционирования систем транспорта: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: в 2 т. Тюмень, ТИУ, 2015, т. 1, с. 76–80.
[2] Кульков Е.П., Красюкова С.Н., Ватутин А.А. Расчет надземных газопроводов на прочность при проведении экспертизы промышленной безопасности. Символ науки: международный научный журнал, 2015, № 9-1, с. 83–85.
[3] Сидоров М.М., Голиков Н.И., Тихонов Р.П. Определение напряженно-деформированного состояния магистральных газопроводов, проложенных в зоне вечной мерзлоты. Контроль. Диагностика, 2020, т. 23, № 12 (270), с. 58–63.
[4] Зайцев А.И., Родионова И.Г., Бакланова О.Н., Вайнштейн Д.Л., Рашковский А.Ю., Удод К.А., Есиев Т.С., Ряховских И.В. Исследование причин и механизмов коррозионно-механического разрушения сталей магистральных газопроводов. Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2013, № 3, с. 65–74.
[5] Макаров Г.И., Капустин О.Е., Фомин Р.С. Экспериментальная оценка трещиностойкости сварных труб магистральных газопроводов. Тезисы XII отраслевого совещания «Состояние и основные направления развития сварочного производства ПАО Газпром». Москва, 2024, с. 35.
[6] Веселуха В.М., Богданович А.В. Диаграмма упругопластического разрушения и характеристики трещиностойкости при статическом нагружении трубной стали в связи с эксплуатационной наработкой. Актуальные вопросы машиноведения, 2015, т. 4, с. 219–222.
[7] Гринь Е.А., Саркисян В.А. Коррозионная трещиностойкость стали магистральных газопроводов ХВ70*. Проблемы черной металлургии и материаловедения, 2010, № 4, с. 75–80.
[8] Махутов Н.А., Покровский А.М., Дубовицкий Е.И. Анализ трещиностойкости магистрального нефтепровода с учетом изменяющейся вязкости разрушения в окрестности сварного шва. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 1, с. 44–52.
[9] Конищев Б.П., Родионов А.А., Митин А.С. Оценка трещиностойкости труб магистральных газопроводов. Труды НГТУ им. Н.Е. Алексеева, 2010, № 2 (81), с. 77–86.
[10] Макаров Г.И. Требования к вязкости разрушения металла труб магистральных газопроводов, гарантирующие отсутствие протяженных безостановочных разрушений. Трубопроводный транспорт: теория и практика, 2013, № 5 (39), с. 12–16.
[11] Komla J.P.A., Pluvinage G., Capelle Ju. Probability of failure of a pipe exposed to seismic displacement and internal pressure. Industrial Laboratory. Materials Diagnostics, 2023, vol. 89, no. 3, pp. 70–79.
[12] Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения. Москва, Физматлит, 2020, 208 с.
[13] Mushankova K.A., Stepanova L.V. Molecular Dynamics Calculation of Asymptotic Series Coefficients for Stress Fields. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2025, vol. 66 (2), pp. 350–364.
[14] Фомченкова М.А., Степанова Л.В. Процедура переопределенного метода нахождения коэффициентов разложения полей у вершины трещины, основанная на конечно-элементном решении для компонент тензора напряжений. Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия, 2024, т. 30, № 2, с. 54–66.
[15] Matvienko Yu.G., Pokrovskii A.M. Two-dimensional crack path prediction for mixed mode I/II loading conditions. Engineering Fracture Mechanics, 2025, vol. 323, paper 111218. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2025.111218
[16] Nakamura T., Parks D.M. Determination of elastic T-stress along three-dimensional crack front an interaction integral. Int. J. Solid Struct, 1992, vol. 29, pp. 1597–1611.