نوع مقاله : مقاله ترویجی
نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر، شوشتر، ایران
2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر، شوشتر، ایران
چکیده
در طول مدت عمر یک مخزن، ایجاد معایبی همچون ترکها امری اجتنابناپذیر است که بهدلایلی نظیر خوردگی یا بارگذاری خستگی و... به وجود میآیند. یکی از انواع عمدۀ ترکهای ایجادشده، ترکهای شبهبیضوی هستند. هدف از این تحقیق، بررسی این نوع از ترکها در یک مدل مخزن استوانهای از جنس استیل با استاندارد ASME و تأثیرات ترمومکانیکی آن است. برای شبیهسازی ترک از دو نسبت a/c و a/t که معرف ابعاد ترک هستند، استفاده شده است. در اینجا برای بهدستآوردن ضرایب شدت تنش از شبیهسازی ترک و مخزن در نرمافزار المان محدود ANSYS، در محیط workbench استفاده شده است. برای محاسبۀ ضرایب شدت تنش در نقاط مختلف واقع بر جبهۀ ترک مختصات موضعی ایجاد شد و بر اساس کانتورهای مختلف در نودهای اطراف نوک ترک یا میزان بازشدگی در صفحۀ ترک مقادیر ضرایب شدت تنش را بر اساس معیار مدنظر محاسبه شد. با استفاده از مقادیر ضرایب شدت تنش بهدستآمده در ابعاد مشخص مخزن و ترک و همچنین شرایط بارگذاری و جنس مخزن، نقاط بحرانی ترک مشخص شد. با توجه به نتایج بهدستآمده از مراحل قبل و با کمک معادلۀ پاریس، عمر مخزن و تعداد سیکل بارگذاری مشخص شد و در نهایت نتایج بهدستآمده از ضریب شدت تنش با نتایج ضریب شدت تنش بر اثر اختلاف دمای جدارۀ مخزن مقایسه شد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Three-Dimensional Simulation and the Effect of Temperature on Axial and Peripheral Quasielliptical Cracks in Cylindrical Tanks
نویسندگان [English]
1 Mechanical Institute, Shoshtar University, Shoshtar – Iran
2 M.Sc., Shushtar, Islamic Azad University, Shushtar Branch, Department of Mechanical Engineering
چکیده [English]
During the life of a reservoir, defects such as cracks are inevitable due to reasons such as corrosion or fatigue loading, and so on. One of the most common types of cracks is the half-elliptic cracks. The purpose of this study is to investigate this type of cracks in the ASME standard steel cylinder tank model and its thermomechanical effects. In order to simulate the cracks, two a/c and a/t ratios representing the dimensions of the cracks are used. Here, in order to obtain stress intensity coefficients from the crack and tank simulation in the ANSYS finite element software, the workbench environment has been used. In order to calculate the stress intensity coefficients, it was necessary to create local coordinates in different points on the crack front and calculate the stress intensity coefficients based on the different contours in the nodes around the crack tip or the crack opening in the crack front, based on the desired criterion. Regarding to the values of the stress intensity coefficients obtained from the specific dimensions of cracks in the reservoir, as well as the loading conditions and the shape of the reservoir, we can determine the criticality of the crack. According to the results obtained from the previous steps and with the help of the Paris equation, the reservoir life and the number of loading cycles were determined. Finally, the results of the stress coefficient were compared with the results of the stress intensity factor due to the difference in the temperature of the reservoir wall.
کلیدواژهها [English]