مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

آنالیز ارتعاشی لوله‌های جدار ضخیم‌ ترک‌دار حامل سیال

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی / دانشگاه تبریز
2 دانشجو
چکیده
در مقاله حاضر تأثیر ترک بر رفتار ارتعاشی و سرعت بحرانی سیال در لوله‌های جدار ضخیم ترک‌دار مورد بررسی قرار گرفته است. ترک در لوله به صورت کاهش سفتی موضعی مدل شده است که دو قسمت سالم را در محل ترک به یکدیگر متصل می‌سازد. روش انرژی پاریس در محاسبه انعطاف‌پذیری باریکه‌ ترک‌دار برای محاسبه انعطاف‌پذیری موضعی در لوله ترک‌دار تعمیم داده شده است. ضمن صحه‌سنجی مدل ارائه شده با نتایج تجربی موجود در ادبیات فن، از مدل مزبور در تحلیل ارتعاشی لوله جدار ضخیم ترک‌دار حامل سیال استفاده شده است. برای حل معادله حاکم بر سیستم، روش تحلیلی جدیدی ارائه و با اعمال شرایط مرزی و بین مرزی، معادله فرکانسی استخراج شده است. نتایج نشان می‌‌دهد که جریان سیال باعث افت فرکانس‌های طبیعی لوله ترک‌دار حامل سیال می‌شود و در سرعت بحرانی سیال، فرکانس طبیعی اول برابر صفر شده و سیستم ناپایدار می‌شود. همچنین وجود ترک باعث کاهش سرعت بحرانی و فرکانس‌های طبیعی لوله ترک‌دار می‌شود. صحت مدل ارائه شده با استفاده از نتایج تجربی موجود در ادبیات فن به اثبات رسیده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Vibration Analysis of a Cracked Pipe Conveying Fluid

نویسندگان English

Mousa Rezaee 1
Vahid Arab Maleki 2
1 Associate Professor - University of Tabriz
چکیده English

In this paper, the effect of the crack on the vibration behavior of a thick-walled cracked pipe conveying fluid is investigated. The presence of a crack on the pipe introduces considerable local flexibility at the crack location. This flexibility is modeled by the fracture mechanics approach. The accuracy of the model is validated through the experimental data reported in the literature. Then, by using the mentioned model, the vibration analysis of the cracked pipe conveying fluid has been accomplished. Moreover, in order to solve the equation governing the vibration of the cracked pipe conveying fluid, a new analytical technique based on the power series method is proposed. Then, by applying the boundary conditions and the compatibility conditions at the crack location, the frequency equation is obtained. The results are presented by appropriate curves showing the variation of the natural frequency of the cracked pipe conveying fluid in terms of the crack depth and the fluid flow velocity. Also, the results show that for a cracked pipe with a given depth and location for the crack, by increasing the fluid flow velocity, the natural frequencies of the pipe decrease. Also, as the fluid velocity approaches to a certain value, the fundamental natural frequency approaches zero and instability occurs.

کلیدواژه‌ها English

natural frequency
Cracked Pipe
Vibration analysis
Fluid Flow
Critical velocity