مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر نرخ بارگذاری بر رفتار کششی لوله‌های فولادی تقویت‌شده با GFRP تحت بارگذاری مرحله‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، گروه ساخت و تولید، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
2 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
10.48311/mme.2026.121701.83050
چکیده
در شرایط واقعی بهره‌برداری وبه‌ویژه درحوادث طبیعی،بارگذاری واردبر خطوط لوله غالباًبه‌صورت سریع،ناپیوسته ودرگام‌های زمانی متوالی اعمال می‌شود، نه به‌شکل یکنواخت و استاندارد آزمایشگاهی. در این پژوهش، به‌منظور شبیه‌سازی این الگوی بارگذاری واقعی، رفتار مکانیکی لوله‌های فولادی تقویت‌شده با GFRP تحت بارگذاری کششی مرحله‌ای همراه با توقف‌های زمانی در نرخ‌های ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ میلی‌متر بر دقیقه بررسی شد. هدف اصلی، ارزیابی تأثیر نرخ بارگذاری و تاریخچه بارگذاری مرحله‌ای برظرفیت نهایی اتصال بود.نتایج نشان دادکه بیشینه تنش برشی در بارگذاری مرحله‌ای برای نرخ‌های ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰میلی‌متربردقیقه به‌ترتیب برابربا ۵٫۴۸۵، ۴٫۴۶۳، ۴٫۷۲۴ و ۴٫۴۲۴ مگاپاسکال است. اگرچه روند کلی نتایج نشان‌دهنده کاهش ظرفیت نهایی با افزایش نرخ بارگذاری است، در نرخ ۱۵۰ میلی‌متر بر دقیقه افزایش جزئی تنش برشی نسبت به نرخ ۱۰۰ میلی‌متر بر دقیقه مشاهده شد. همچنین مقایسه مراحل مختلف بارگذاری نشان دادکه مراحل ابتدایی بیشترین حساسیت را به افزایش نرخ دارند؛ به‌طوری‌که درمرحله اول، تنش درنرخ‌های ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ میلی‌متربردقیقه به‌ترتیب ۵۵، ۶۶ و ۸۲ درصد کمتر از نرخ ۵۰ بود. بررسی استراحت تنش نیز نشان داد که با افزایش نرخ بارگذاری، میزان افت تنش در دوره‌های توقف کاهش می‌یابد؛ به‌گونه‌ای که در مرحله اول، افت تنش در نرخ‌های ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ به‌ترتیب ۲۴، ۵۵ و ۷۰ درصد کمتر از نرخ ۵۰ اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج این پژوهش، افزایش نرخ بارگذاری در مجموع موجب کاهش ظرفیت تحمل تنش و کاهش میزان افت تنش در دوره‌های توقف شده و اثر آن در مراحل ابتدایی بارگذاری مرحله‌ای، محسوس‌تر از مراحل پایانی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Effect of Loading Rate on the Tensile Behavior of GFRP-Strengthened Steel Pipes under Stepwise Loading

نویسندگان English

Ramin Beyranvand 1
Mehdi Ansari 2
1 Mechanical Engineering Department, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 Department of Manufacturing and Production, Faculty of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده English

Under actual service conditions, particularly during natural hazards, loads acting on pipelines are often applied rapidly, intermittently, and in successive stages rather than in a uniform and standardized manner.In this study,to simulate this realistic loading pattern, the mechanical behavior of GFRP-strengthened steel pipes subjected to stepwise tensile loading with intermediate holding periods was investigated at loading rates of50, 100, 150,and200 mm/min.The primary objective was to evaluate the effects of loading rate and stepwise loading history on the ultimate joint capacity.The results showed that the maximum shear stresses under stepwise loading at loading rates of50, 100, 150,and200mm/min were5.485, 4.463, 4.724,and 4.424MPa, respectively.Although the overall trend of the results indicates a reduction in ultimate capacity with increasing loading rate, a slight increase in shear stress was observed at150 mm/min compared with that at100 mm/min. Comparison of the different loading stages also showed that the initial stages were the most sensitive to increasing loading rate; in Stage 1, the shear stress at loading rates of100,150, and200 mm/min was55%, 66%,and82% lower, respectively, than that at50 mm/min.Analysis of stress relaxation further showed that the magnitude of stress reduction during the holding periods decreased with increasing loading rate; in Stage1the stress reduction at100, 150, and200mm/min was24%,55%, and70%lower, respectively, than that at50 mm/min.Overall, the results indicate that increasing the loading rate generally leads to a reduction in load-carrying capacity and a decrease in stress reduction during the holding periods, with these effects being more pronounced during the early stages of stepwise loading than during the later stages.

کلیدواژه‌ها English

GFRP
Bending
Stepwise Loading
Shear Stress
Stress Relaxation
Loading Rate

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 مرداد 1405