АНАЛІЗ ВПЛИВУ ВІТРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА CТОХАСТИЧНУ ПОВЕДІНКУ ПАЛИВНОГО РЕЗЕРВУАРА

Заголовок (російською): 
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ НА CТОХАСТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТОПЛИВНОГО РЕЗЕРВУАРА
Заголовок (англійською): 
ANALYSIS OF THE WIND LOADING INFLUENCE ON THE FUEL RESERVOIR STOCHASTIC BEHAVIOR
Автор(и): 
Лук’янченко О.О.
Ворона Ю.В.
Костіна О.В.
Геращенко О.В.
Автор(и) (англ): 
Luk’yanchenko O.O.
Vorona Yu.V.
Kostina O.V.
Geraschenko O.V.
Ключові слова (укр): 
імовірнісна модель, вітрове навантаження, вейвлет аналіз, спектральний аналіз, метод скінчених елементів, резервуар
Ключові слова (рус): 
вероятностная модель, ветровая нагрузка, вейвлет-анализ, спектральный анализ, метод конечных элементов, резервуар
Ключові слова (англ): 
probabilistic model, wind loading, wavelet analysis, spectral analysis, finite element method, reservoir
Анотація (укр): 
Побудовані імовірнісні моделі вітрового навантаження з урахуванням обмежених метеорологічних даних місцевості у вигляді квазістаціонарного диференціального випадкового процесу та послідовності екстремальних значень вітрового навантаження, яке описується подвійним експоненціальним законом розподілу Гумбеля. За допомогою неперервного вейвлет-перетворення отримані частотно-часові вейвлет-спектри відрізків реалізацій вітрового навантаження. Застосовані базисні неортогональні нормовані вейвлет-функції Морле (Morlet), Пауля (Paul) та «мексиканський капелюх» (Mexican Hat). Досліджена нелінійна поведінка паливного резервуара в системі із захисною ємністю за допомогою модифікованого методу Ньютона-Рафсона при статичній дії вітру. Виконано модальний аналіз системи методом Ланцоша. Застосовано спектральний метод оцінки відгуків системи у вигляді переміщень, напружень та прискорень при досліджені її стохастичної поведінки.
Анотація (рус): 
Построены вероятностные модели ветровой нагрузки с учетом ограниченных метереологических данных местности в виде квазистационарного дифференциального случайного процесса и последовательности экстремальных значений ветровой нагрузки, которая описывается двойным экспоненциальным законом распределения Гумбеля. С помощью непрерывного вейвлет-преобразования получены частотно-временные вейвлет-спектры отрезков реализаций ветра. Использованы базисные неортогональные нормированные вейвлет-функции Морле (Morlet), Пауль (Paul) и Мексиканская шляпа (Mexican hat). Исследовано нелинейное поведение топливного резервуара в системе с защитной емкостью при статическом действии ветра с помощью модифицированного метода Ньютона-Рафсона. Выполнен модальный анализ системы методом Ланцоша. Применен спектральный метод оценки откликов системы в виде перемещений, напряжений и ускорений при исследовании ее стохастического поведения.
Анотація (англ): 
The fuel reservoir at the Ukrainian Antarctic station Academician Vernadsky refers to responsible structures which could lead to significant environmental disasters when damaging. Mathematical models of wind load on buildings located in hard-to-reach places and are in unfavorable conditions of exploitation require improvement and development. Meanwhile only probabilistic modeling gives possibility of adequate representation of the design values of wind under relatively small volumes of meteorological data. Such models of wind load were constructed in the form of a quasistationary differential random process and a sequence of extreme values of wind load which are described by the Gumbel double exponential distribution. The wavelet spectra of wind realizations were investigated with the help of continuous wavelet transform in the time-frequency space. The non-orthogonal normalized wavelet basis functions of different types (Morlet, Paul and the Mexican Hat) were used. With the help of modern FEM software a mathematical model of a complex structure was built in the form of a system of two connected cylindrical shells. The static nonlinear behavior of a fuel reservoir combining with a protective capacity was investigated by the modified Newton-Raphson method. The analysis of the stress-strain state of the protective capacity showed that the maximum equivalent stresses locates in the upper belt. The combination of two shells in one system affects the stress state of the fuel reservoir even under the influence of wind. So maximum stresses are observed in the reservoir near the upper fuel nozzle. A modal analysis of the complex shell system was carried out by the Lanczos algorithm. The construction eigenfrequency spectrum was found to be dense. There are regular and irregular deformations of the walls of the both protective and fuel reservoirs with a different number of half-waves along the directrix. There is one half-wave along the generators of both shells with slight deformations near the branch pipes. The spectral method for estimation of system responses (displacements, stresses and accelerations) was applied for the analysis of its stochastic behavior. The maximum responses are observed at the eigenfrequencies.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 97, 2016
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of materials and theory of structures, 97, 2016
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
pdf
Документ: 
13-97_luk_vor_kos_ger.pdf
Дата публікації: 
30 Июнь 2016
Номер збірника: 
97
Університет автора: 
Київский національний університет будівництва і архітектури,
Литература: 
  1. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. – М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.
  2. Аугусти Г., Баратта А., Кашиати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. – М.: Стройиздат, 1988. – 584 с.
  3. Баженов В.А., Дехтярюк Є.С. Імовірнісні методи розрахунку конструкцій. Випадкові коливання пружних систем. – К.: КНУБА, 2005. - 420 с.
  4. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування. – К.: Мінбуд України, 2007. - 60 с.
  5. Баженов В.А., Дехтярюк Є.С. Ворона Ю.В. Динаміка споруд. – К.: ПАТ Віпол, 2012. - 342 с.
  6. Пашинський В.А. Імовірнісні моделі для розрахунків надійності та нормування кліматичних навантажень і впливів на будівельні конструкції // Строительная механика и строительные конструкции: Сборник статей посвященный восьмидесятилетию А.В. Перельмутера. – М.: Издательство СКАД СОФТ, 2013. – 323-332 с.
  7. Баженов В.А., Лук’янченко О.О., Костіна О.В . Геращенко О.В. Вплив навантаження на частоти власних коливань складної оболонкової конструкції// Опір матеріалів та теорія споруд. К.: КНУБА, 2013. - Вип.91. - C.49-58.
  8. Luk’yanchenko O.O, Vorona Y.V., Kostina O.V., Kuzko O.V. Evaluation of metal corrosion impact on load bearing capacity of the fuel reservoir// Ukrainian Antartic Journal.− 2015. − №14, Page 246-255.
  9. Luk’yanchenko О.О., Kostina О.V., Bouraou N.I., Kuz’ko O.V. Investigation of Static and Dynamic Characteristics of Complex Thin-Walled Shell Structure with Cracks. – Strength of Materials:Volume 48, Issue 3 (2016), pp 401–410.
  10. Bouraou N.I., Luk’yanchenko О.О., Tsybulnik S. A., Shevchuk D.V. Vibration Condition Monitoring of the Vertical Steel Tanks //Vibrations in Physical Systems Vol. 27 (2016), P. 53-60.
  11. Christopher Torrence and Gilbert P. Compo. A Practical Guide to Wavelet Analysis / Bulletin of the American Meteorological Society. − Vol. 79(1998), No. 1, Page 61-98.
  12. Percival D.B., Walden A.T. Wavelet Methods for Time Series Analysis. Cambridge University Press, 2000, 622 p.
  13. Dobeshi I. Desyat’ lektsiy po veyvletam [Ten Lectures on Wavelets]. Izhevsk, NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika» publ., 2001, 454 p.
  14. Addison P.S. The Illustrated Wavelet Transform Handbook. Institute of Physics, 2002, 358 p.
  15. Мкртычев О.В., Решетов А.А. Применение вейвлет-анализа для получения характеристик акселерограмм // Вестник МГСУ. 2013, № 7. – С. 59-67.
  16. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. - М.: ДМК Пресс, 2001.- 448 с.
References: 
  1. Clough R., Penzien J. Dinamika sooruzheniy [Dynamics of structures]. – M.: Stroyizdat, 1979. – 320 p. (rus)
  2. Augusti G., Baratta A., Kashiati F.  Veroyatnostnyie metodyi v stroitelnom proektirovanii [Probabilistic methods in building design]. – M.: Stroyizdat, 1988. – 584 s. (rus)
  3. Bazhenov V.A., Dekhtiariuk Ie.S. Imovirnisni metody rozrakhunku konstruktsii. Vypadkovi kolyvannia pruzhnykh system [Probabilistic methods of structure analysis. Random oscillations of elastic systems]. – K.: KNUBA, 2005. - 420 p. (ukr)
  4. DBN В.1.2-2:2006. Derzhavni budivelni normy Ukrayiny. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh ob’iektiv. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia. [National Structural Rules and Regulations. The system of reliability and safety provision of constructional projects. Loads and effects. Design codes.] – K.: Minbud Ukrainy, 2007. - 60 p. (ukr)
  5. Bazhenov V.A., Dekhtiariuk Ie.S. Vorona Yu.V. Dynamika sporud [Dynamics of structures]. – K.: PAT Vipol, 2012. - 342 p. (ukr)
  6. Pashynskyi V.A. Imovirnisni modeli dlia rozrakhunkiv nadiinosti ta normuvannia klimatychnykh navantazhen i vplyviv na budivelni konstruktsii // Stroytelnaia mekhanyka y stroytelnыe konstruktsyy: Sbornyk statei posviashchennыi vosmydesiatyletyiu A.V. Perelmutera.[Probabilistic models for the reliability analysis and standardization  of environmental loads and impacts on the constructions // Structural mechanics and constructions: A collection of articles dedicated to the A.V. Perelmouter 80 anniversary.] – M.: Yzdatelstvo SKAD SOFT, 2013. – 323-332 p. (ukr)
  7. Bazhenov V.A., Luk’ianchenko O.O., Kostina O.V., Gerashchenko O.V. Vplyv navantazhennia na chastoty vlasnykh kolyvan skladnoi obolonkovoi konstruktsii [The impact of loading on the complex shell structure natural frequencies] // Strength of Materials and Theory of Structures. – 2013. – Issue. 91. ‑ K.: KNUBA. ‑ P. 49-58. (ukr)
  8. Luk’yanchenko O.O, Vorona Yu.V., Kostina O.V., Kuzko O.V. Evaluation of metal corrosion impact on load bearing capacity of the fuel reservoir// Ukrainian Antartic Journal.− 2015. − №14, Page 246-255.
  9. Luk’yanchenko О.О., Kostina О.V., Bouraou N.I., Kuz’ko O.V. Investigation of Static and Dynamic Characteristics of Complex Thin-Walled Shell Structure with Cracks. – Strength of Materials:Volume 48, Issue 3 (2016), pp 401–410.
  10. Bouraou N.I., Luk’yanchenko О.О., Tsybulnik S. A., Shevchuk D. V. Vibration Condition Monitoring of the Vertical Steel Tanks //Vibrations in Physical Systems Vol. 27 (2016), Page 53-60.
  11. Christopher Torrence and Gilbert P. Compo A Practical Guide to Wavelet Analysis/ Bulletin of the American Meteorological Society. − Vol. 79(1998), No. 1, Page 61-98.
  12. Percival D.B., Walden A.T. Wavelet Methods for Time Series Analysis. Cambridge University Press, 2000, 622 p.
  13. Dobeshi I.  Desyat’ lektsiy po veyvletam [Ten Lectures on Wavelets]. Izhevsk, NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika» publ., 2001, 454 p.
  14. Addison P.S. The Illustrated Wavelet Transform Handbook. Institute of Physics, 2002, 358 p.
  15. Mkrtyichev O.V., Reshetov A.A. Primenenie veyvlet-analiza dlya polucheniya harakteristik akselerogramm [Application of wavelet analysis for the determination of accelerograms characteristics] // Herald MGSU. ‑ 2013, # 7. – P. 59-67. (rus)
  16. Shimkovich D.G. Raschet konstruktsiy v MSC/NASTRAN for Windows [Structural analysis in MSC/NASTRAN for Windows] - M.: DMK Press, 2001.- 448 p. (rus)